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坚硬如钻石般的微晶玻璃陶瓷面板,它有什么奥秘?
2018年11月12日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:5916
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2018中国国际进口博览会现场,由德国的专业炉具制造商米技展示的“裸烹”现场十分亮眼——无火、无锅、无油,直接在电陶炉上放一张纸,便可以烹饪了,甚至那张纸还能作为食物的包装纸,这种方便程度只能说是贫穷限制了小编的想象力了。

高端大气的远红外辐热炉

 

但是炉灶如何方便并不是本文的重点,本文重点在于这台电陶炉的“重点”——号称坚硬如钻石,可承受700摄氏度的瞬间温度冲击的耐刮微晶玻璃灶具面板。虽然微晶玻璃面板是每台现代炉灶的标配了,但是这块来自肖特赛兰的耐磨微晶面板(Miradur®)显然与众不同一些。

 

微晶玻璃

微晶玻璃(CRYSTOE and NEOPARIES)又称微晶玉石或陶瓷玻璃,具有玻璃和陶瓷的双重特性。与内部原子排列没有规则的普通玻璃不同,微晶玻璃是通过熔融冷淬然后控制析晶制得的多晶材料,由玻璃相和晶相构成,兼具玻璃的基本性能和陶瓷的多晶特征,所以呈现的亮度会比陶瓷高,韧性比玻璃强。

 

 

虽说微晶玻璃具有许多优良的性能,如机械强度高、热膨胀系数可调、介电损耗小、耐磨耐腐蚀、化学稳定性及热稳定性好等。但普通的微晶玻璃性能显然还是与“坚硬如钻石”有不少差距,Miradur®微晶玻璃面板优异性能的原因还得另外寻找。

 

优秀的原因是什么?

首先,微晶玻璃本身性能需要足够优秀。最初,微晶玻璃是为太空舱设计的保护砖,保护其在进入大气层时免受极端高温条件的影响。肖特赛兰在研发时似乎也将这种优异的性能带入了厨房,在它的官网介绍上,直接提到这种微晶玻璃灶具面板“不仅适合在厨房探险,也适用于太空的冒险旅程”。

 

在微晶玻璃的大家族中,既进得厨房,也出得太空的成员里,必须要提提低膨胀微晶玻璃。低膨胀微晶玻璃主要是以Li2O、Al2O3SiO2为主要成分,通过玻璃中析出c轴方向为负膨胀的β-锂霞石、β-石英固溶体、α-锂霞石等晶相,与具有正膨胀的残余玻璃相结合而获得接近零膨胀甚至负膨胀的材料,是微晶玻璃中的一个重要品种,具备多种优异性能及非常广泛的用途,不仅是电磁炉、电陶炉的重要部件之一,同时还可作为火箭、卫星等的结构部件。

 

性能

微晶玻璃面板

比重

2.45~2.50

维氏硬度

~860

膨胀系数(×10-7/ ℃)

5~10

数据来自《低膨胀微晶玻璃面板生产技术(年产210万片)简介》

 

但微晶玻璃性能再优异,质地再坚硬,它也无法与钻石硬碰硬。经过查证,使得这块微晶玻璃面板耐刮性能上有了质的飞跃的功臣果然另有其人。根据肖特赛兰官网的介绍可知,这块微晶玻璃面板出色的耐刮性能主要是由于涂覆在上方的硬质涂层,涂覆前后的硬度对比可看下图及视频。

 




耐刮测试视频)

 

可惜的是,由于这层耐刮涂层是肖特赛兰的专利技术,具体配方无从得知。根据现有的研究,常见的硬质涂层根据显微硬度不同,可分为两种:一种是显微硬度介于20~40GPa之间的普通硬质涂层;另一种是显微硬度超过40GPa的超硬涂层。

 

但是能让微晶玻璃面板表面达到钻石般的硬度,久磨不损,似乎只有超硬涂层能够办到。目前能够满足这个标准的材料有金刚石、类金刚石(DLC)、立方氮化硼(cBN)、碳化氮(C3N4)、硼碳氮(BCN)等。但除以上几种外,研究还发现,纳米多层涂层和复合涂层也能表现出超硬特性。如TiN和NbN的硬度都很一般,但180层TiN/NbN纳米多层结构涂层的硬度可接近金刚石的硬度,因此也被归类于超硬涂层。

 

这个耐刮涂层具体是用什么材料及何种工艺,小编才疏学浅便不妄加猜测了。但是从炊具用品的角度看,这个材料首先必须要对人体无害,达到食品级标准,且在高温条件下不产生有害气体及物质;而从商业化角度思考,涂层成本也需要在可接受范围内。大家若是有什么想法,也欢迎关注粉体圈公众号并互动哦。

 

粉体圈 编辑:小榆

 


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