Thủy tinh Borosilicate là gì? Đặc điểm nổi bật và tính ứng dụng hiện nay

Thủy tinh Borosilicate là gì?

Thủy tinh Borosilicate là một loại thuỷ tinh chịu nhiệt nổi bật với những đặc tính vượt trội như khả năng chịu nhiệt cao, độ bền hóa học tốt và độ trong suốt cao. Nói về khả năng chịu nhiệt, chúng chịu được nhiệt độ nung nấu rất cao. Hay nói cách khác các vật dụng được làm từ chất liệu này có độ giãn nở nhiệt rất nhỏ. Đây là một chất liệu tuyệt vời, có tính ứng dụng cao nhưng do quy trình sản xuất phức tạp hơn, khó chế tạo và sử dụng nguyên liệu cao cấp nên giá thành cao của chúng rất cao.

Thủy tinh Borosilicate có cấu trúc hóa học đặc biệt với thành phần chính gồm:

• Silic dioxit (SiO2): Thành phần chủ yếu của thủy tinh, chiếm khoảng 70-80%.

• Oxit boric (B2O3): Thành phần quan trọng giúp giảm hệ số giãn nở nhiệt, chiếm khoảng 12-13%.

• Oxit nhôm (Al2O3) và các oxit kim loại kiềm khác (như Na2O, K2O): Được thêm vào với tỷ lệ nhỏ để tăng cường độ bền và độ ổn định của thủy tinh.

Tính chất của thủy tinh chịu nhiệt Borosilicate

Thủy tinh Borosilicate khác với các thủy tinh thông thường khác, chúng có nhiều tính chất đặc biệt, rất hữu ích. Chính vì vậy, đây là một trong những nguyên liệu phổ biến trong nhiều ứng dụng khoa học, y tế và gia dụng.

Tính chất vật lý

Khả năng chịu nhiệt: Một trong những tính chất quan trọng nhất của thủy tinh Borosilicate có thể chịu được nhiệt độ rất cao và hệ số giãn nở nhiệt rất thấp, chỉ rơi vào khoảng 3.3 x 10^-6 /°C. Điều này có nghĩa là nó ít giãn nở khi bị đun nóng hoặc làm lạnh, giúp ngăn ngừa sự nứt vỡ khi trải qua thay đổi nhiệt độ đột ngột. Rất phù hợp với những ứng dụng yêu cầu chịu nhiệt cao, dao động nhiệt độ lớn, chẳng hạn như trong lò nướng hoặc các thí nghiệm khoa học.

Độ bền cơ học: Dù không phải là vật liệu có độ bền cơ học cao nhất nhưng thủy tinh Borosilicate vẫn có khả năng chống lại các va đập nhẹ và trầy xước tốt hơn so với thủy tinh thông thường. Điều này giúp nó tồn tại lâu hơn, duy trì độ trong suốt và tính thẩm mỹ lâu dài.

Độ trong suốt cao: Thủy tinh Borosilicate có độ trong suốt cao, giúp truyền ánh sáng tốt. Tính chất này rất quan trọng trong các ứng dụng quang học, chẳng hạn như sản xuất ống kính, đèn chiếu sáng và các thiết bị quang học khác.

Tính chất hóa học

Độ bền hóa học: Thủy tinh Borosilicate có khả năng chống lại sự ăn mòn và phản ứng với hầu hết các hóa chất bao gồm axit, kiềm và dung môi hữu cơ. Tính chất này rất lý tưởng để chúng trở thành nguyên liệu gia công các sản phẩm dùng để chứa đựng và xử lý các hóa chất trong môi trường phòng thí nghiệm và công nghiệp.

Khả năng kháng hóa chất: Thủy tinh này có khả năng chống lại các phản ứng hóa học với các chất khác, do đó không làm thay đổi màu sắc, mùi vị, chất lượng giúp bảo vệ sự tinh khiết của các chất chứa bên trong. Điều này đảm bảo an toàn cho sức khỏe khi sử dụng các dụng cụ nhà bếp như bát, đĩa, cốc, và bình chứa thực phẩm.

Tính chất quang học

Độ trong suốt và truyền sáng: Tính chất quang học của thủy tinh Borosilicate là một yếu tố quan trọng giúp nó được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực liên quan đến quang học và ánh sáng. Với độ trong suốt rất cao, khả năng truyền ánh sáng tốt và ít bị ảnh hưởng bởi tia UV, thủy tinh Borosilicate được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng cần độ rõ nét và sự truyền ánh sáng tốt, chẳng hạn như trong các thiết bị quang học, ống kính và cửa sổ.

Đặc điểm nổi bật thủy tinh borosilicate

Chịu nhiệt tốt

Thủy tinh Borosilicate có thể chịu được nhiệt độ rất cao. Điều này là nhờ vào thành phần Oxit boric trong cấu trúc của chúng, giúp chúng ổn định hơn khi tiếp xúc với nhiệt. Ở nhiệt độ cao, thủy tinh Borosilicate không bị nóng chảy hoặc biến dạng, khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu tiếp xúc với nhiệt độ cao, chẳng hạn như lò nướng, lò vi sóng và dụng cụ thí nghiệm... mà không lo bị hư hỏng.

Chịu sốc nhiệt

Sốc nhiệt xảy ra khi thủy tinh bị thay đổi nhiệt độ đột ngột, điều này thường dẫn đến hiện tượng nứt vỡ đối với các loại thủy tinh thông thường. Tuy nhiên, với thủy tinh Borosilicate lại hoàn toàn khác. Chúng có hệ số giãn nở nhiệt rất thấp (khoảng 3.3 x 10^-6 /°C) vì vậy ít bị giãn nở khi nhiệt độ thay đổi đột ngột. Một chất liệu lý tưởng để chế tác các dụng cụ phòng thí nghiệm, ấm đun nước và đồ dùng nhà bếp.

Tính “trơ”

Thủy tinh Borosilicate có khả năng chống lại sự ăn mòn hay phản ứng với hầu hết các chất hóa học. Điều này làm cho nó phù hợp để sử dụng trong các môi trường hóa chất khắc nghiệt, chẳng hạn như trong các thí nghiệm hóa học, nơi mà sự an toàn và độ chính xác là rất quan trọng. Nó cũng không tiết ra các chất độc hại khi tiếp xúc với thực phẩm, đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

Độ cao

Thủy tinh chịu nhiệt Borosilicate có độ cứng cao và khả năng chống trầy xước vượt trội. Nó có thể chịu được áp lực cơ học lớn mà không bị vỡ hoặc nứt. Nhờ vậy, bạn có thể sử dụng bình thủy tinh borosilicate, cối thủy tinh borosilicate, nồi tinh borosilicate… lâu dài mà không lo bị hư hỏng hay sứt mẻ, trầy xước.

An toàn cho sức khỏe

Thủy tinh Borosilicate không chứa các chất độc hại như chì hay BPA thường thấy trong các loại nhựa hoặc một số loại thủy tinh kém chất lượng. Khi tiếp xúc với thực phẩm hoặc chất lỏng, Thủy tinh Borosilicate phôi ra bất kỳ hợp chất nguy hiểm nào, đảm bảo rằng thực phẩm và nước uống của bạn luôn an toàn. Khả năng chịu nhiệt của nó cũng ngăn ngừa việc giải phóng các hợp chất có hại khi gặp nhiệt độ cao, đặc biệt là khi sử dụng trong lò nướng hoặc lò vi sóng.

Tính thẩm mỹ

Thủy tinh Borosilicate có độ trong suốt cao và bề mặt sáng bóng  mang lại sự sang trọng và tinh tế cho không gian sử dụng. Độ trong suốt này không chỉ làm tăng tính thẩm mỹ mà còn cho phép người dùng dễ dàng quan sát nội dung bên trong các dụng cụ hoặc đồ dùng. Đặc biệt, nhờ vào tính ổn định hóa học và cơ học của nó. đảm bảo rằng các sản phẩm làm từ thủy tinh Borosilicate luôn giữ được sự đồng nhất về hình dáng và cấu trúc, không bị xỉn màu hoặc ố vàng theo thời gian giúp chúng luôn trông như mới.

Dễ dàng vệ sinh

Thủy tinh Borosilicate có khả năng chống bám dính tốt, nên thực phẩm và chất lỏng ít bị dính chặt vào bề mặt của nó. Bên cạnh đó, bề mặt của thủy tinh Borosilicate rất nhẵn và không có lỗ hổng, do đó không cho phép thực phẩm, dầu mỡ, hoặc vi khuẩn thẩm thấu vào bên trong. Điều này giúp việc làm sạch trở nên dễ dàng hơn, vì bạn có thể đơn giản lau chùi hoặc rửa bằng nước và xà phòng mà không cần phải lo lắng về việc chất bẩn bám vào các lỗ xốp.

Nhược điểm của thủy tinh Borosilicate

Thủy tinh chịu nhiệt Borosilicate dù có nhiều ưu điểm nổi bật nhưng vật liệu này cũng tồn tại một số nhược điểm. 

Giá thành cao: Do quy trình sản xuất phức và sử dụng nguyên liệu cao cấp vì vậy sản phẩm làm từ thủy tinh Borosilicate thường có giá thành cao hơn so với các sản phẩm tương tự làm từ thủy tinh thông thường.

Trọng lượng nặng hơn: Thủy tinh Borosilicate có trọng lượng nặng hơn có thể gây ra một số bất tiện cho người dùng trong quá trình khi sử dụng. 

Mẫu mã không đa dạng: Thủy tinh Borosilicate có độ cứng và nhiệt độ nóng chảy rất rất cao nên khiến cho việc chế tác sản phẩm trở nên khó khăn hơn. Vì vậy, các sản phẩm được làm từ chất liệu này thường có kiểu dáng đơn giản, ít mẫu mã.

Ứng dụng của Borosilicate trong cuộc sống

Trong phòng thí nghiệm

Ứng dụng:

• Ống nghiệm: Thủy tinh Borosilicate được sử dụng để sản xuất ống nghiệm bởi khả năng chịu nhiệt cao và có khả năng chống lại các phản ứng hóa học. Điều này cho phép ống nghiệm chịu được sự thay đổi nhiệt độ đột ngột và tiếp xúc với các hóa chất mạnh mà không bị phản ứng hoặc hư hại.

• Bình đựng: Các bình đựng hóa chất, bình hút chân không, và bình bảo quản mẫu thường được làm từ thủy tinh Borosilicate vì khả năng chống ăn mòn và không phản ứng với các hóa chất.

• Dụng cụ khác: Các dụng cụ thí nghiệm như cốc đo, ống dẫn, và đế đun cũng được sản xuất từ thủy tinh Borosilicate, nhờ vào sự bền bỉ và khả năng chịu nhiệt của nó.

Lợi ích:

• Chịu sốc nhiệt: Có thể sử dụng an toàn trong các thí nghiệm yêu cầu nhiệt độ cao hoặc sự thay đổi nhiệt độ nhanh chóng.

• Tính ổn định hóa học: Đảm bảo các phản ứng hóa học không bị ảnh hưởng bởi dụng cụ đựng.

Đồ dùng nhà bếp

Ứng dụng:

• Nồi: Thủy tinh Borosilicate được dùng sản xuất ra những chiếc nồi thủy tinh trong suốt, đẹp mắt. Chúng có khả năng chịu nhiệt cao và tính năng chống sốc nhiệt. Điều này cho phép nồi có thể sử dụng trong lò nướng, lò vi sóng, nồi hầm chậm… mà không lo bị nứt vỡ.

• Bát đĩa, cốc: Được dùng để sản xuất bát đĩa và cốc vì tính thẩm mỹ cao, dễ vệ sinh và khả năng chống bám dính.

• Các vật dụng khác: Các vật dụng khác như bình đựng thực phẩm và hộp đựng thực phẩm cũng được làm từ thủy tinh Borosilicate, nhờ vào tính an toàn và bền bỉ của nó.

• Cối xay máy làm sữa hạt: Trong quá trình làm sữa hạt, chế biến các món hầm, cháo… nguyên liệu thường được đun nóng ở nhiệt độ cao. Bởi vậy chất liệu thủy tinh chịu nhiệt Borosilicate là một lựa chọn hoàn hảo, chúng có có khả năng chịu nhiệt tốt, giúp cối xay không bị nứt vỡ khi tiếp xúc với nhiệt độ cao, đảm bảo an toàn khi sử dụng. Ngoài ra, chất liệu này không tương tác với các thành phần trong thực phẩm giúp giữ nguyên hương vị của sữa hạt, đồng thời đảm bảo rằng không có chất độc hại nào từ cối xay thấm vào thực phẩm.

Lợi ích:

• Khả năng chịu nhiệt: Có thể sử dụng trực tiếp từ tủ lạnh vào lò nướng hoặc lò vi sóng.

• Dễ vệ sinh: Bề mặt nhẵn giúp dễ dàng làm sạch và không bị bám bẩn.

Đèn chiếu sáng

Ứng dụng:

• Đèn pha oto: Thủy tinh Borosilicate được sử dụng trong các loại đèn pha oto nhờ vào khả năng chịu nhiệt cao và độ bền cơ học, giúp bảo vệ bóng đèn khỏi sự tác động của nhiệt độ cao và các yếu tố môi trường.

• Đèn quang học: Được sử dụng trong các thiết bị quang học, như đèn chiếu sáng và các ứng dụng quang học khác, do khả năng truyền ánh sáng tốt và ít phản xạ.

Lợi ích:

• Khả năng chịu nhiệt và bền: Đảm bảo độ bền và hiệu suất lâu dài của các thiết bị chiếu sáng.

• Truyền ánh sáng tốt: Giúp tối ưu hóa hiệu quả chiếu sáng và giảm thiểu hiện tượng méo mó ánh sáng.

Kính xây dựng

Ứng dụng:

• Kính cách nhiệt: Được sử dụng trong các ứng dụng kính cách nhiệt và kính bảo vệ, nhờ vào khả năng chịu nhiệt và độ bền.

Lợi ích:

• Độ bền cao: Cung cấp sự bảo vệ và cách nhiệt hiệu quả.

• Khả năng chịu nhiệt: Đảm bảo kính không bị biến dạng dưới nhiệt độ cao.