CMEmaterials - Especial

Fibra de vidrio optica

editor — Tue, 17 Mar 2015 19:46:52 +0000

Pestañas verticales

Datos generales

Clasificación:

COMPOSICIÓN QUÍMICA: El componente principal es SiO₂ de elevada pureza, sin impurezas de Fe²⁺o OH^- para evitar atenuación de la luz y dopado de forma controlada con TiO₂, GeO₂, P₂O₅, B₂O₃ o F para obtener el índice de refracción deseado.

Propiedades mecánicas

Módulo elástico:

75 GPa

Tenacidad a fractura (KIc):

0.79 MPa·m^1/2

Observaciones:

Módulo de fractura: 110 MPa

Como muchos cerámicos presenta "Fatiga estática o Fractura retardada" debido a la propagación de grietas para valores de [Yσ (πa)1/2] inferiores a K_IC:El termino lleva a un error de concepto debido a que la expressión de fatiga se asocia a tensiones fluctuantes, posiblemente al fenomeno debido a la corrosión bajo tensión.

Propiedades eléctricas

Rigidez dieléctrica:

A la temperatura de:	Rigidez dieléctrica
T_amb	3 V/mil

Pérdida dieléctrica:

A la temperatura de:	Perdida dieléctrica
T_amb	0.00004·10⁶Hz

Constante dieléctrica:

A la temperatura de:	Constante dieléctrica
T_amb	3.8·10⁶ Hz

Propiedades ópticas

Índex de refracció:

Silice fundida: 1.458

Observaciones:

Atenuación de la silice fundida: 0.2 dB/km

En el caso de la fibra optica es muy importante la ley de Snell que relaciona los índices de refracción con el angulo de incidencia. Ley Snell: n sin Ø = n' sin Ø'

En la fibra optica, el índice de refracción del nucleo n es más elevado que el de la cubierta n' y existe un angulo crítico (Øc = Ø') que, si augmenta, da lugar a una reflexión interna total. Por definición Ø' = 90º.

Imágenes:

Descripción:

El índice de refracción de la fibra depende del material con el que se ha dopado.

Obtención

Imágenes:

Descripción:

Conformación de fibra optica

Imágenes:

Descripción:

Esquema de la deposición química por vapor modificada (MCVD)

Aplicaciones

Imágenes:

Descripción:

Extremo de fibra conduciendo la luz.

Imágenes:

Descripción:

Extremo de fibra cuando no conduce la luz.

Català

Fibra de vidrio como refuerzo

editor — Thu, 12 Mar 2015 17:45:26 +0000

Pestañas verticales

Datos generales

Clasificación:

La composición de la fibra de vidrio tipo E se puede generalizar:

Componente	Vidrio E analitzado (%)	Vidrio E (%)	Vidrio S (%)
SiO2	55	52-56	65
Al2O3	15-16	12-16	25
CaO	16	16-25	-
B2O3	10	8-13	-
MgO	4	1-4	10

MATERIAS PRIMAS: Óxid formador: SiO₂, en forma de cristal de roca, arena, aluminosilicatos. Modificador RO: CaO y MgO a partir de calcita y magnesita. También se utiliza la dolomita MgCO₃·CaCO₃. Se utilizan también otros componentes, que facilitan el proceso de fusión como: CaF₂, sulfatos para favorecer la eliminación de gases.

PRODUCTOS: Fibra de vidrio tipo E (elevado módulo) y tipo S (elevada resitencia).

Estructura Amorfa

Se consigue una estructura amorfa por adición de Mg²⁺, Ca²⁺, Al³⁺ los cuales interfieren en la formación de la estructura cristalina.

Diagramas

Diagramas:

Descripción:

En el caso de los vidrios es más importante el diagrama de variación de la viscosidad con la temperatura que el diagrama de equilibri de estos sistemas multicomponentes

Observaciones:

La viscosidad varia exponencialmente con la temperatura segun:

η = ηo exp ( Q/RT )

1: Vidrio de silice fundida.

2: Vidrio de alumosilicato.

3: Vidreio de borosilicato.

4: Vidrio de cal-sosa.

5: Vidrio con plomo

Caracterización

Difracción de Rayos X:

Descripción:

El vidrio es un material amorfo y por tanto no presenta picos claros en un DRX.

Microscopia electrónica de barrido:

Descripción:

Microscopia electrónica de barrido:

Propiedades generales

Densidad:

2.60-2.65 g/cm³ (E-type), 2.5 g/cm³(S-type)

Observaciones:

Temperatura reblandecimiento : 835-860ºC (E-type)

970ºC (S-type)

Propiedades mecánicas

Módulo elástico:

Vidrio S: 85.4 GPa, Vidrio E: 72.3 GPa

Resistencia mecánica a la tracción:

3.0 - 3.4 GPa (E), 4.6 GPa (S)

Propiedades eléctricas

Resistividad específica:

A la temperatura de:	Log resistividad volumétrica
250ºC	10.8 - 13.5
350ºC	11.3 - 9.0

Constante dieléctrica:

A la frecuencia y temperatura de:	Constante dieléctrica
1MHz y 20ºC	6.3

Observaciones:

La resistivitat eléctrica es muy sensible al contenido de óxids di y tri valentes y varia entre 10¹¹ - 10¹³ Ω/cm³. Excepto el CaO que con un contenido del 20% tiene uns resistividad de 10¹⁶ Ω/cm³.

Propiedades térmicas

Temperatura de transición vítrea:

T liquidus 1140ºC T trebajo (viscosidad=1000 poise) para el hilado: 1270ºC

Coeficiente de dilatación térmica lineal:

A la temperatura de:	Coeficiente de expansión lineal
0 - 300ºC	46·10^-7 /ºC

Observaciones:

Dado que los vidrios son materiales amorfos no tienen una temperatura de fusión propiamente dicha, por eso es importante conocer las temperaturas de trabajo y saber como varia la viscosidad en ellas, permitiendo asi su procesabilidad.

Propiedades ópticas

Índex de refracció:

Vidre E:2.60 - 2.65 / Vidre S:2.50

Propiedades tecnológicas

Observaciones:

La resistencia al choque térmico puede expresarse como la diferencia máxima de temperatura ΔT que puede soportar un vidrio: ΔT = 2σt (1 – μ) / α E en la que σt, representa la resistencia a la tracción; μ, la constante de Poisson; α, el coeficiente de dilatación lineal, i E, el módulo de elasticitat.

Propiedades químicas

Resistencia a los ácidos:

Ataque muy fuerte, especialmente con HF

Resistencia a los álcalis:

Débil

Resistencia a los disolventes orgánicos:

Inerte

Absorción de agua:

Inerte

Observaciones:

Los vidrios presentan muy buen comportamiento (son inertes) en diversos medios como el agua y los medios orgánicos. Se atacan fuertemente en medio ácido, especialmente HF, y de forma más severa en subir la temperatura. Reaccionan en medio básico de forma débil, a temperatura ambiente, y fuertemente si se trata de concentraciones i/o temperaturas elevadas. Fibras E y S tienen buena resistencia al agua. La S presenta mejor resistencia que la E en medios ligeramente ácidos.

Obtención

Imágenes:

Descripción:

Esquema del hilado en continuo

Aplicaciones

Imágenes:

Descripción:

Imagen de fibra de vidrio.

Imágenes:

Descripción:

Fils Roving de fibra de vidrio tipo E para los procesos de fabricación por proyección y pultrusión. Las fibras de vidrio téxtiles se suministran en forma de hilo, mate (hilos con un agente ligante) y tejidos en diferentes gramajes, dependiendo cual sea su aplicación.

Imágenes:

Descripción:

Aplicaciones de la fibra de vidrio como refuerzo

Català

Vidrio pyrex

editor — Fri, 21 Jun 2013 11:06:36 +0000

Pestañas verticales

Datos generales

Clasificación:

Materias primas:

Òxids formadors.

La composición del vidrio pyrex obtenida por FRX es:

Component	%
SiO₂	79
B₂O₃	13
Na₂O	3,8
Al₂O₃	2,3

Productos : Fase amorfa.

Caracterización

Microscopia óptica:

Propiedades generales

Densidad:

2.23 - 2.53 g/cm³

Observaciones:

Temperatura de transición vítrea: 450 - 602 ºC

Propiedades mecánicas

Módulo elástico:

61 - 64 GPa

Coeficiente de Poisson:

0.20 - 0.22

Resistencia mecánica a la compresión:

264 - 384 MPa

Resistencia mecánica a la flexión:

0.64-0.682 MPa (200ºC), 0.668 (400ºC), 0.619 (600ºC)

Coeficiente de amortiguamento:

Tenacidad a fractura (KIc):

0.5 - 0.7 MPa·m^1/2

Comportamiento a tracción:

Dureza:

A la temperatura de:	Knoop KHN₁₀₀
T_amb	418 kg/mm²

Ductilidad (%):

Observaciones:

Módulo de fractura : 69 MPa

Propiedades eléctricas

Rigidez dieléctrica:

Permeabilidad:

Pérdida dieléctrica:

Resistividad específica:

A la temperatura de:	Resistividad específica
T_amb	10¹³ Ω·m

Resistencia superficial:

Constante dieléctrica:

A les condicions de:	Constante dieléctrica
1 MHz i 20 ºC	4.6 - 5.1

Propiedades térmicas

Coeficiente de dilatación térmica lineal:

A la temperatura de:	Coeficiente de dilatación térmico lineal
0 - 300 ºC	3.2 - 4·10^-6 /ºC

Conductividad térmica:

A la temperatura de:	Conductividad térmica
T_amb	1.0 - 1.3 W/m·K

Capacidad calorífica específica:

A la temperatura de:	Capacidad calorífica específica
20ºC	750 j/KgºC

Temperatura de deflexión (HDT):

Índice de oxígeno (%):

Inflamabilidad UL94:

Propiedades magnéticas

Permeabilidad relativa inicial:

Permeabilidad máxima:

Inducción de saturación:

Inducción remanente:

Remanencia:

Pérdida por histéresis:

Campo coercitivo:

Susceptibilidad magnética:

Magnetización de saturación:

Fuerza coercitiva:

Propiedades ópticas

Brillo (%):

Índex de refracció:

1.47 - 1.51

Transmitancia:

Absorbancia:

Observaciones:

El vidrio pyrex transmite la gama de luz visible del espectro y puede ser utilizada cerca del ultravioleta, por eso es ideal paera hacer trabajos en el campo de la fotoquímica.

Propiedades tecnológicas

Resistencia al choque térmico:

Observaciones:

Resistencia a la corrosión: elevada

Resistencia al chaque térmico: buena

Propiedades químicas

Observaciones:

El vidrio pyrex ofrece una gran resisténcia química al agua, ácidos, soluciones de sal y disolventes orgánicos. también tiene una moderada resistencia a las soluciones alcalinas.

Las excepciones son el ácido fluorhídrico, ácido fosfórico caliente y concentrado y las soluciones alcalinas fuertes que pueden causar corrosiones apreciables en el vidrio

Obtención

Imágenes:

Descripción:

Diagrama del proceso de obtención del vidrio pyrex

Aplicaciones

Imágenes:

Descripción:

Material de Laboratorio

Imágenes:

Descripción:

Utensilios de cocina