40. Стекло.

Стеклообразное состояние является основной разновидностью аморфного состояния вещества. Стеклами называют аморфные тела, получаемые путем переохлаждения расплава независимо от их химического состава и температурной области затвердевания и приобретающие в результате постепенного увеличения вязкости механические свойства твердых тел.

В настоящее время в состав стекол введена большая часть химических элементов. По химическому составу имеющие практическое значение стекла делятся на три основных типа:

- оксидные - на основе оксидов;

- галогенидные – на основе галогенидов;

- халькогенидные – на основе сульфидов, селенидов и теллуридов.

Наиболее широко применяются оксидные стекла, которые в зависимости от состава делятся на ряд классов и групп:

- по виду оксида-стеклообразователя – силикатные, боратные, фосфатные, германатные, алюмосиликатные и т.д.;

- по содержанию щелочных оксидов – бесщелочные, малощелочные, многощелочные.

Получение стекол производится путем «варки» исходных компонентов стекла в стекловаренных печах и при быстром охлаждении расплавленного материала.

Наиболее высокие показатели механических свойств имеют кварцевые и бесщелочные стекла, а наиболее низкие – стекла с повышенным содержанием оксидов свинца, натрия, калия.

Теплопроводность стекла по сравнению с другими веществами исключительно низкая.

Наибольшей стойкостью к воздействию влаге обладает кварцевое стекло. Оно выплавляется из горного хрусталя или чистых кварцевых песков и отличается высокой оптической прозрачностью, механической прочностью при высоких температурах, инертностью к воздействию многих химических реагентов. Кварцевое стекло находит применение для изготовления различных изделий в электротехнической промышленности: изоляторы, различные детали переменных конденсаторов, катушек самоиндукции и т.д.

В светотехнической промышленности различные виды стекол используют для изготовления колб и ножек ламп. Из кварцевого стекла делают колбы для многих газоразрядных ламп высокого давления.

41. Электрическая керамика.

Электрическая керамика представляет собой материал, получаемый в результате отжига формовочной массы заданного химического состава из минералов и оксидов металлов.

Многие керамические материалы имеют высокую механическую прочность и нагревостойкость, высокие электрические характеристики, отстутствие механических деформаций при длительном приложении нагрузки, большую, чем у органических материалов, устойчивость к электрическому и тепловому старению.

Широкое применение в качестве электроизоляционного материала находит электротехнический фарфор, используется в производстве низковольтных и высоковольтных изоляторов и других изоляционных элементов с рабочим напряжением до 1150 кВ переменного и до 1500 кВ постоянного тока.

Основными компонентами фарфора являются сырьевые материалы минерального происхождения – глинистые вещества (каолин и глина, кварц, полевой шпат, гипс, пегматит). В его состав вводят материалы, снижающие усадку и деформацию изделий при сушке: кварц и битые фарфоровые изделия. Полевой шпат и пегматит являются плавнями при образовании фарфора – они плавятся при более низких температурах, чем глинистые вещества и кварц.

Изделия из фарфоровой массы получают различными способами: обточкой, прессовкой, отливкой в гипсовые формы, выдавливанием через отверстие нужной конфигурации. После оформления изделий производится сушка полуфабриката для удаления воды. Следующая операция – глазурование, производится для предохранения от загрязнения и создания поверхности, легко очищаемой в условиях эксплуатации. При обжиге глазурное покрытие плавится и покрывает поверхность изделия тонким стекловидным слоем. Глазурь увеличивает механическую прочность, скрывает трещины и другие дефекты, уменьшает ток утечки по поверхности изоляторов.

Электротехнический фарфор находит применение для изготовления изоляторов различного типа.

Для изготовления высоковольтных высокочастотных изоляторов применяют стеатитовую керамику, так как фарфор имеет сильную зависимость электрических характеристик от температуры. Стеатитовая керамика изготавливается на основе тальковых материалов, основной кристаллической фазой которых является метасиликат магния. Она характеризуется высокими удельным сопротивлением и механическими свойствами, стабильностью параметров при воздействии различных внешних факторов.

Для применения в радиотехнической и электронной промышленности было разработано большое количество новых керамических материалов, обладающих улучшенными свойствами по сравнению с фарфором.

Радиофарфор представляет собой фарфор, в который вводится оксид ВаО. Ультрафарфор различных марок характеризуется большим содержанием Аl₂О₃ и имеет по сравнению с обычным фарфором повышенную механическую прочность и теплопроводность.

Высокоглиноземистая керамика в основном состоит из оксида алюминия. Этот материал отличается высокими нагревостойкостью (до 1600º С) и удельным сопротивлением, чрезвычайно высокими теплопроводностью и механической прочностью. Поликор, имеющий особо плотную структуру, обладает оптической прозрачностью и применяется для изготовления колб некоторых источников света.

Конденсаторная керамика имеет высокие значения диэлектрической проницаемости. Многие из конденсаторных материалов имеют в своем составе диоксид титана – рутил.