У дома
Материали
Кварцово стъкло, разтопено с различни видове чист естествен кварц
Конструктивна характеристика на кварцово стъкло
Чистото кварцово стъкло се състои от един компонент силициев диоксид (SiO₂), а Si-O връзките в кварцовото стъкло са подредени в подредено състояние на къси разстояния и неподредени на дълги разстояния. Благодарение на силната и стабилна енергия на връзката на Si- O връзка, кварцовото стъкло има висока температура на омекване, отлична спектрална пропускливост, много нисък коефициент на топлинно разширение и проводимост, много висока химическа стабилност, устойчивост на радиация и дълъг експлоатационен живот при екстремни условия.
Оптично свойство
Кварцовото стъкло има набор от отлични оптични свойства. В сравнение с обикновеното стъкло, кварцовото стъкло с висока чистота има добра пропускливост в изключително широк спектър от далечния ултравиолетов (160 nm) до далечния инфрачервен (5 μm), което не се предлага в обикновеното оптично стъкло. Отличната спектрална пропускливост и оптичната еднородност правят кварцовото стъкло широко използвано в полупроводниковата литография и прецизните оптични устройства. В допълнение, кварцовото стъкло има добра радиационна устойчивост, кварцовото стъкло с радиационна устойчивост е широко използвано като материал за прозорци за космически кораби, защитни капаци за ключови компоненти на космическата лаборатория.
Механично свойство
Кварцовото стъкло е подобно на обикновеното стъкло, те са крехък и твърд материал. Също както при обикновеното стъкло, якостните параметри на кварцовото стъкло се влияят от много фактори. Включително състояние на повърхността, геометрия и метод за изпитване. Якостта на натиск на прозрачното кварцово стъкло обикновено е 490~1960MPa, якостта на опън е 50~70MPa, якостта на огъване е 66~108MPa, а якостта на усукване е около 30MPa.
Електрически свойства
Кварцовото стъкло е отличен електроизолационен материал. В сравнение с обикновеното стъкло, кварцовото стъкло има по-високо съпротивление, а съпротивлението на кварцовото стъкло при стайна температура е 1,8×1019Ω∙cm. В допълнение, кварцовото стъкло има по-високо напрежение на пробив (около 20 пъти от това на обикновеното стъкло) и по-ниска диелектрична загуба. Съпротивлението на кварцовото стъкло намалява леко с повишаването на температурата, а съпротивлението на непрозрачното кварцово стъкло е по-ниско от това на прозрачно кварцово стъкло.
Термично свойство
Тъй като кварцовото стъкло е почти изцяло със силна Si-O връзка, неговата температура на омекване е много висока и дългосрочната работна температура може да достигне 1000 ℃. В допълнение, коефициентът на топлинно разширение на кварцовото стъкло е най-ниският сред обикновеното промишлено стъкло , а коефициентът му на линейно разширение може да достигне 5×10-7/℃. Специално обработеното кварцово стъкло може дори да постигне нулево разширение. Кварцовото стъкло също има много добра устойчивост на термичен удар, дори ако многократно изпитва голяма температурна разлика за кратък период от време, то няма да се напука. Тези отлични топлинни свойства правят кварцовото стъкло незаменимо при висока температура и екстремни работни среди.
Кварцовото стъкло с висока чистота може да се използва в производството на чипове в полупроводниковата индустрия, спомагателни материали за производство на оптични влакна, прозорци за наблюдение за промишлени високотемпературни пещи, електрически източници на светлина с висока мощност и повърхността на космическата совалка като топлоизолационен слой .Изключително ниският коефициент на топлинно разширение също позволява кварцовото стъкло да се използва в прецизни инструменти и материали за лещи за големи астрономически телескопи.
Химични свойства
Кварцовото стъкло има много добра химическа стабилност. За разлика от друго търговско стъкло, кварцовото стъкло е химически устойчиво на вода, следователно може да се използва във водни дестилатори, които изискват много висока чистота на водата. Кварцовото стъкло има отлична устойчивост на киселини и соли, поради което може да се използва във водни дестилатори, които изискват много висока чистота на водата. Кварцовото стъкло има отлична устойчивост на киселини и соли, с изключение на флуороводородна киселина, фосфорна киселина и основни солеви разтвори, то не реагира с повечето киселини и солеви разтвори. В сравнение с киселинните и солните разтвори, кварцовото стъкло има слаба алкална устойчивост и реагира с алкални разтвори при високи температури. В допълнение, кварцовото стъкло и повечето оксиди, метали, неметали и газове не реагират при нормални температури. Изключително високата чистота и добрата химическа стабилност правят кварцовото стъкло подходящо за използване в среда с високи производствени условия в производството на полупроводници.
Други имоти
Пропускливост: Структурата на кварцовото стъкло е много спокойна и дори при високи температури позволява на йони от определени газове да дифундират през мрежата. Дифузията на натриевите йони е най-бърза. Това представяне на кварцовото стъкло е особено важно за потребителите, например, когато кварцовото стъкло се използва като високотемпературен контейнер или дифузионна тръба в полупроводниковата индустрия, поради високата чистота на полупроводниковия материал, огнеупорният материал в контакт с кварц стъклото като облицовка на пещта трябва да бъде предварително обработено чрез висока температура и почистване, премахване на алкални примеси от калий и натрий и след това може да се постави в кварцово стъкло за употреба.
Приложение на кварцово стъкло
Като важен материал, кварцовото стъкло се използва широко в оптичните комуникации, космическата промишленост, електрическите източници на светлина, полупроводниците, новите оптични технологии.
1. Област на оптична комуникация: кварцовото стъкло е спомагателен материал за производството на сглобяеми пръти за оптични влакна и изтегляне на оптични влакна, обслужващи основно пазара за взаимно свързване на базови станции, а пристигането на ерата 5G доведе до огромно пазарно търсене на оптични влакна.
2. Нов светлинен аспект: живачна лампа с високо налягане, ксенонова лампа, лампа с волфрамов йодид, лампа с талиев йодид, инфрачервена лампа и бактерицидна лампа.
3. Полупроводников аспект: Кварцовото стъкло е незаменим материал в производствения процес на полупроводникови материали и устройства, като отгледан германий, тигел от силициев монокристал, тръба на сърцевината на пещта и звънец ... и т.н.
4. В областта на новите технологии: с отличното си представяне на звук, светлина и електричество, ултразвукова линия на закъснение на радар, инфрачервено проследяване за намиране на посоката, призма, обектив за инфрачервена фотография, комуникация, спектрограф, спектрофотометър, отразяващ прозорец на голям астрономически телескоп , високотемпературен работен прозорец, Реактори, радиоактивни инсталации; Ракети, Носов конус на ракети, дюзи и обтекатели, Радиоизолационни части за изкуствени спътници; термовезна, устройство за вакуумна адсорбция, прецизно леене...и др.
Кварцовото стъкло се използва и в химическата промишленост, металургията, електротехниката, научните изследвания и други аспекти. В химическата промишленост може да направи високотемпературно киселинно устойчиво изгаряне на газ, охлаждащи и вентилационни устройства; Устройство за съхранение; Приготвяне на дестилирана вода, солна киселина, азотна киселина, сярна киселина и др., както и други физични и химични експерименти. При работа при висока температура може да се използва като тръба за сърцевина на електрическа пещ и радиатор за изгаряне на газ. В оптиката кварцовото стъкло и кварцовата стъклена вата могат да се използват като ракетни дюзи, топлинен щит и прозорец за наблюдение на космически кораби, с една дума, с развитието на съвременната наука и технологии кварцовото стъкло се използва по-широко в различни области.
Области на приложение на кварцово стъкло
С отлични физични и химични свойства, кварцовото стъкло се използва широко при висока температура, чистота, устойчивост на корозия, предаване на светлина, филтриране и друга специфична среда на производствения процес на високотехнологични продукти, е незаменим важен материал в областта на полупроводниците, космическото пространство, оптичните комуникации.
Полупроводниково поле
Продуктите от полупроводниково кварцово стъкло представляват 68% от пазара на продукти от кварцово стъкло, а областта на полупроводниците е най-голямата област на приложение на пазара на кварцово стъкло надолу по веригата. Материалите и продуктите от кварцово стъкло се използват широко в процеса на производство на полупроводникови чипове и са необходими за носене на устройства и консумативи за кухини за процеси на ецване, дифузия и окисляване на полупроводници.
Оптично комуникационно поле
Кварцовите пръти са основната суровина за производството на оптични влакна. Повече от 95% от сглобяемите влакнести пръти са разделени на кварцово стъкло с висока чистота и много материали от кварцово стъкло се използват в производствения процес на производство на влакнести пръти и теглене на тел, като задържащи пръти и кварцови чаши.
Оптика подадена
Материалът от синтетично кварцово стъкло се използва като леща, призма, TFT-LCD HD дисплей и субстратен материал за IC светлинна маска в оптичното поле от висок клас.
Продуктите от кварцово стъкло са ключови консумативи и суровини в различни области, ограничаващи производството на продукти в индустрията надолу по веригата и в момента няма алтернативен продукт, така че търсенето на кварцово стъкло е дългосрочно. В индустриите надолу по веригата, особено ускореното развитие на полупроводниковата и фотоволтаичната промишленост, просперитетът на индустрията за кварцово стъкло ще продължи да нараства.
| Пламъчно стопен кварц | Електрически стопен кварц | Непрозрачен кварц | Синтетичен кварц | ||
| Механични свойства | Плътност（g/cm3) | 2.2 | 2.2 | 1,95-2,15 | 2.2 |
| Модул на Йънг(Общ успех) | 74 | 74 | 74 | 74 | |
| Коефициент на Поасон | 0,17 | 0,17 | 0,17 | ||
| Огъване St reng th(MPa) | 65-95 | 65-95 | 42-68 | 65-95 | |
| Степен на натиск(MPa) | 1100 | 1100 | 1100 | ||
| Издръжливост на опън(MPa) | 50 | 50 | 50 | ||
| Торсионен St винаги th(MPa) | 30 | 30 | 30 | ||
| Твърдост по Моос(MPa) | 6-7 | 6-7 | 6-7 | ||
| Диаметър на балон(следобед) | 100 | ||||
| Електрически свойства | Диелектрична константа（10GHz） | 3.74 | 3.74 | 3.74 | 3.74 |
| Коефициент на загуба (10GHz) | 0,0002 | 0,0002 | 0,0002 | 0,0002 | |
| Dielec trie St reng th(V/m) | 3.7X107 | 3.7X107 | 3.7X107 | 3.7X107 | |
| Съпротивление（20°C）（Q・см) | >1X1016 | >1X1016 | >1X1016 | >1X1016 | |
| Съпротивление（1000℃）（Q •cm） | >1X106 | >1X106 | >1X106 | >1X106 | |
| Топлинни свойства | Точка на омекване（C） | 1670 г | 1710 г | 1670 г | 1600 |
| Точка на отгряване（C） | 1150 | 1215 | 1150 | 1100 | |
| St rain Point(° С) | 1070 | 1150 | 1070 | 1000 | |
| Топлопроводимост(W/M・К) | 1.38 | 1.38 | 1.24 | 1.38 | |
| Специфична топлина（20℃）（J/KG・К) | 749 | 749 | 749 | 790 | |
| Коефициент на разширение（X10-7/K) | а:25° С~200° С6.4 | а:25° С~100° С5.7 | а:25° С~200° С6.4 | а:25° С~200° С6.4 | |