控制孔玻璃:制造和应用程序

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控制孔玻璃(CPG)是一种高硅玻璃,包括孔与一个特定的大小分布。多孔玻璃可以制成各种各样的几何形式(如珠、熔块、板、棒和空心球体),和孔隙大小可调范围的精确埃毫米。

控制孔隙大小意味着玻璃的化学和物理反应,当暴露于气体和液体,可以定制,以满足特定的应用程序,包括色谱法、传感和过滤。

多孔眼镜展示机械强度高,化学稳定性和热稳定性,这使得它们更适合各种各样的其他应用程序与其他多孔介质(如聚合物、陶瓷)。¹

本文确定多孔玻璃是如何组装,如何控制和孔隙大小的这种特殊材料的各种应用程序。

制造多孔玻璃

多孔玻璃可以通过许多不同的生产路线,每个生产独特的孔隙结构特征。最常用的方法包括相分离或不混容性碱硼硅酸盐玻璃。

生产控制孔隙通过碱硼硅酸盐玻璃系统

碱硼硅酸盐玻璃系统是由二氧化硅glass-former硼酸和alkali-oxide添加剂,这是用来减少混合物的熔化温度和传送其他属性。

简化的三元相图的Na₂O-B₂O₃-SiO₂系统。“维克玻璃”区域对应于相分离的混合物,可用于制造多孔玻璃。(Bartl et al ., 2001)。

示意图显示多孔玻璃的形成从一个阶段分离碱性钠硼硅混合物。(Hasanuzzaman等2016)。

以其他的术语来说,碱硼硅酸盐系统组成的化学物种SiO组合₂B₂O₃和R₂O, R是钠、钾或锂。

当调优这个混合物的成分具体浓度和随后加热,整个混合物经历一个非晶相分离:意义,混合物转换成两个截然不同的阶段。

这些阶段之一是碱性硼酸阶段,而另一种玻璃阶段。重要的是,可以溶解在酸、硼酸阶段而不能石英阶段。这意味着后续的热处理,热酸硼酸溶液可用于浸出阶段。

剩下是异常纯粹与更大的表面积和多孔硅玻璃骨架:换句话说,多孔玻璃。

控制孔隙大小

酸浸分离的混合物通常产生极窄的孔径分布,获得了绰号“controlled-pore玻璃使生成的眼镜,适合应用生物分子吸附色谱法等。²

以及玻璃组成,典型的孔径是热处理温度和时间的函数。因此,控制热处理温度或时间(或两者)可以产生多孔眼镜毫不费力地与各种孔隙大小,以适应不同的应用程序。

眼镜形成使用这样的方法通常有孔隙直径在1到1000海里。^3、4

利用碱性硼酸系统形成的多孔玻璃也可以完成没有直接诱导高温阶段分离:蚀刻玻璃的表面会导致形成的小孔(1 - 2海里)仅限于表面的玻璃。

其他生产路线

制造多孔玻璃也可以通过玻璃烧结或通过溶胶-凝胶法路线。玻璃烧结是广泛用于生产玻璃泡沫孔隙直径400米到1毫米。

在溶胶-凝胶过程中,有机单体的溶液(sol)转换成一个玻璃由液相萃取。溶胶-凝胶过程已经成功地用于生产一系列的孔隙大小为各种应用程序^5、6,他们越来越频繁使用的方法。

多孔玻璃的应用

多孔玻璃熔融石英的替代品相比之下很难生产,形成不同的几何图形。然而,一些新兴应用程序使用毛孔本身提供的功能。

高表面积和可裁制成衣的孔隙大小分布的这些眼镜的意思是多孔硅是一种非常有效的过滤材料,不仅有能力独立的基础分子大小也是分子的类型。⁷

加上一个广泛范围的可能的几何图形,让他们适当的用于生物科学和化学。亚博老虎机网登录¹

例如:

• 固定化酶和尺寸排阻色谱法方法已经开发使用多孔玻璃;利用其光学透明性,极端的化学惰性和小孔隙直径。^5、8、9
• Surface-functionalization controlled-pore玻璃使用聚苯胺被用于光纤化学传感器的发展。¹⁰
• 使用添加剂来更好地控制孔的大小会导致功能性size-selective催化剂支持。^11、12
• 多孔玻璃的作用靶向药物传输进行了研究,利用多孔壁中空玻璃微球。领域提供一种多孔的,惰性壳牌的介绍和药物在体内的释放。¹³
• 作为一个bio-scaffold多孔玻璃也被评估。这些应用程序利用强度、孔隙度、多孔玻璃的耐蚀性和生物相容性。^14、15

这些应用程序是有可能的,因为孔隙大小的可调谐性,促进一系列独特的物理性质是在玻璃的生产流程。

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引用

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