التاريخ [ عدل ]
تم تطوير الزجاج البورسليكات لأول مرة من قبل صانع الزجاج الألماني أوتو شوت في أواخر القرن 19th. كما أن أوتو شوت مؤسس لشركة سكوت أغ ، التي باعت زجاج البورسليكات تحت اسم العلامة التجارية دوران منذ عام 1893. وهناك مصنع آخر لشركة دوران هو مجموعة دوران. بعد أن قدمت كورنينج أعمال الزجاج بيركس في عام 1915، أصبح الاسم مرادفا للزجاج البورسليكات في العالم الناطقة باللغة الإنجليزية. ومع ذلك، الزجاج البورسليكات هو اسم عائلة زجاجية مع مختلف أعضاء الخياطة أغراض مختلفة تماما. الأكثر شيوعا اليوم هو البورسليكات 3.3 الزجاج مثل شكوت دوران و بيريكس من كورنينج .
تستخدم الشركة الأوروبية ل بيركس، أرك إنترناشونال ، الزجاج البورسليكات في منتجات المطابخ الزجاجية من بيركس. [1] ومع ذلك، فإن الشركة المصنعة الأمريكية لأدوات المطبخ بيركس تستخدم الزجاج الصودا والجير المقسى . [2] وهكذا يمكن أن يشير بيريكس إلى زجاج الصودا أو الجير أو الزجاج البورسليكات عند مناقشة أدوات المطبخ، بينما يشير كل من بيركس و بوميكس و دوران و تغي و سيماكس إلى زجاج البورسليكات عند مناقشة الأواني الزجاجية المختبرية . الفرق الحقيقي هو العلامة التجارية والشركة التي تمتلك اسم بيركس. تم وضع علامة كورنينغ الأصلية المصنوعة من الزجاج البورسليكات في حروف كبيرة (بيريكس). عندما تم بيع قسم أدوات المطبخ، تم تغيير العلامة التجارية إلى أحرف صغيرة (بيركس) وتحولت إلى زجاج التمدد الحراري المنخفض الصودا والجير. ويمكن فحص الجزء السفلي من أدوات المطبخ وأدوات المطبخ القديمة لفرق فوري. [ بحاجة لمصدر ] التقسيم العلمي من بيركس كان دائما باستخدام الزجاج البورسليكات. [ بحاجة لمصدر ]
بالإضافة إلى الكوارتز ، وكربونات الصوديوم وأكسيد الألومنيوم المستخدمة تقليديا في صناعة الزجاج، ويستخدم البورون في صناعة الزجاج البورسليكات. تكوين الزجاج البورسليكات منخفضة التوسع، مثل تلك النظارات المختبرية المذكورة أعلاه، حوالي 80٪ السيليكا ، 13٪ أكسيد البوريك ، 4٪ أكسيد الصوديوم و 12-13٪ أكسيد الألومنيوم. على الرغم من أن أكثر صعوبة لجعل من الزجاج التقليدي بسبب ارتفاع درجة الحرارة ذوبان المطلوبة (كورنينج أجرى تجديد كبير لعملياتها لتصنيعه)، فمن اقتصادية لإنتاج. متانة متفوقة، المقاومة الكيميائية والحرارة تجد ممتازة في معدات المختبرات الكيميائية، تجهيزات المطابخ، الإضاءة، وفي بعض الحالات، ويندوز.
الخصائص المادية [ عدل ]
إن النوع المشترك من الزجاج البورسليكات المستخدم للأواني الزجاجية المختبرية لديه معامل توسع حراري منخفض جدا (3.3 × 10 -6 K -1 )، [4] حوالي ثلث الزجاج العادي من الجير. هذا يقلل من الضغوط المادية الناجمة عن التدرجات درجة الحرارة، مما يجعل البورسليكات نوع أكثر ملاءمة من الزجاج لتطبيقات معينة (انظر أدناه). بلوزات كوارتوزوار أفضل حتى في هذا الصدد (وجود التمدد الحراري أقل خمسة عشر مرة من الزجاج الصودا والجير)، ولكن صعوبة العمل مع الكوارتز تنصهر يجعل كوارتزوار أكثر تكلفة بكثير. الزجاج البورسليكات هو حل وسط منخفض التكلفة. في حين أن أكثر مقاومة للصدمة الحرارية من أنواع أخرى من الزجاج، والزجاج البورسليكات لا يزال الكراك أو تحطم عندما تتعرض لتغيرات سريعة أو متفاوتة في درجة الحرارة. عند كسرها، الزجاج البورسليكات يميل إلى كسر في قطع كبيرة بدلا من تحطيم (انها سوف المفاجئة بدلا من الشظية). [5]
نقطة تخفيف ( درجة الحرارة التي اللزوجة حوالي 10 7.6 بويز) من نوع 7740 بيركس هو 820 درجة مئوية (1،510 درجة فهرنهايت). [6]
زجاج البورسليكات أقل كثافة (حوالي 2.23 جم / سم 3 ) من زجاج الصودا والجير النموذجي بسبب الكتلة الذرية المنخفضة من البورون.
الفرق التفاضلي في درجة الحرارة الذي يمكن أن يتحمله زجاج البورسليكات قبل التكسير هو حوالي 165 درجة مئوية (329 درجة فهرنهايت). هذا يقارن جيدا مع زجاج الصودا الجير، والتي يمكن أن تحمل فقط 37 درجة مئوية (99 درجة فهرنهايت) تغيير في درجة الحرارة، ولماذا أدوات المطبخ نموذجية مصنوعة من الزجاج الصودا والجير التقليدية سوف تتحطم إذا وضعت وعاء يحتوي على الماء المغلي على الجليد، ولكن بيركس أو غيرها من مختبر الزجاج البورسليكات لن. [7]
نظريا، النظارات البورسليكات هي نظارات تاج مع تشتت منخفض ( آبي الأرقام حول 65) ومؤشرات الانكسار منخفضة نسبيا (1.51-1.54 عبر النطاق المرئي).
الاستخدام [ عدل ]
الزجاج البورسليكات لديها مجموعة واسعة من الاستخدامات تتراوح بين تجهيزات المطابخ ومعدات المختبر، فضلا عن عنصر من منتجات ذات جودة عالية مثل الأجهزة الطبية القابلة للزرع والأجهزة المستخدمة في استكشاف الفضاء
الصحة والعلوم [ عدل ]
بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام أنابيب البورسليكات كمادة أولية لإنتاج التعبئة والتغليف المخدرات الوريدية، مثل قارورة والمحاقن مملوءة مسبقا ، وكذلك أمبولات وخراطيش الأسنان . المقاومة الكيميائية للزجاج البورسليكات يقلل من هجرة أيونات الصوديوم من مصفوفة الزجاج، مما يجعلها مناسبة تماما لتطبيقات المخدرات عن طريق الحقن. وعادة ما يشار إلى هذا النوع من الزجاج باسم أوسب / إب جب تايب I. جميع الأواني الزجاجية المختبرية الحديثة مصنوعة من زجاج البورسليكات. ويستخدم على نطاق واسع في هذا التطبيق نظرا لمقاومتها الكيميائية والحرارية والوضوح البصري جيد، ولكن الزجاج يمكن أن تتفاعل مع هيدريد الصوديوم على التدفئة لإنتاج بوروهيدريد الصوديوم ، وهو عامل تخفيض المختبر المشترك. كما يتم العثور على الكوارتز المنصهر في بعض معدات المختبرات عند الحاجة إلى نقطة انصهار أعلى ونقل الأشعة فوق البنفسجية (على سبيل المثال لبطانات الفرن أنبوب والأشعة فوق البنفسجية كوفيتس)، ولكن تكلفة وصعوبة العمل مع الكوارتز جعلها مفرطة بالنسبة لمعظم المعدات المختبرية.
وتستخدم البورسليكات على نطاق واسع في الأجهزة الطبية القابلة للزرع مثل العيون الاصطناعية، ومفاصل الورك الاصطناعي، والأسمنت العظمية، والمواد المركبة لطب الأسنان (الحشوات البيضاء) [9] وحتى في زراعة الثدي .
العديد من الأجهزة القابلة للزرع تستفيد من المزايا الفريدة لتغليف الزجاج البورسليكات. وتشمل التطبيقات أجهزة تتبع بيطرية ، وأجهزة عصبية لعلاج الصرع، ومضخات المخدرات المزروعة، وزرع قوقعة الأذن، وأجهزة الاستشعار الفسيولوجية. [10]
