a casa
Materials
Vidre de quars fos amb diversos tipus de quars natural pur
Característica constructiva del vidre de quars
El vidre de quars pur es compon d'un únic component de sílice (SiO₂), i els enllaços Si-O del vidre de quars estan disposats en un estat ordenat a curt abast i desordenat a llarg abast. A causa de l'energia d'enllaç forta i estable del Si- O bond, el vidre de quars té una alta temperatura de suavització, una excel·lent transmitància espectral, un coeficient d'expansió i conductivitat tèrmica molt baix, una estabilitat química molt alta, resistència a la radiació i una llarga vida útil en condicions extremes.
Propietat òptica
El vidre de quars té una gamma d'excel·lents propietats òptiques. En comparació amb el vidre normal, el vidre de quars d'alta puresa té una bona transmitància en un espectre extremadament ampli, des de l'ultraviolat llunyà (160 nm) fins a l'infraroig llunyà (5 μm), que no està disponible en el vidre òptic general. L'excel·lent transmitància espectral i la uniformitat òptica fan que el vidre de quars sigui àmpliament utilitzat en la litografia de semiconductors i en dispositius òptics de precisió. A més, el vidre de quars té una bona resistència a la radiació, el vidre de quars amb resistent a la radiació s'ha utilitzat àmpliament com a material de finestres per a naus espacials, cobertes protectores per components clau del laboratori espacial.
Propietat mecànica
El vidre de quars és similar al vidre normal, són materials fràgils i durs. Igual que el vidre normal, els paràmetres de resistència del vidre de quars es veuen afectats per molts factors. Inclou l'estat de la superfície, la geometria i el mètode de prova. La resistència a la compressió del vidre de quars transparent és generalment de 490 ~ 1960 MPa, la resistència a la tracció és de 50 ~ 70 MPa, la resistència a la flexió és de 66 ~ 108 MPa i la resistència a la torsió és d'uns 30 MPa.
Propietats elèctriques
El vidre de quars és un excel·lent material aïllant elèctric. En comparació amb el vidre normal, el vidre de quars té una resistivitat més alta i la resistivitat del vidre de quars a temperatura ambient és tan alta com 1,8 × 1019Ω∙cm. A més, el vidre de quars té una tensió de ruptura més alta (unes 20 vegades la del vidre normal) i una menor pèrdua dielèctrica. La resistivitat del vidre de quars va disminuir lleugerament amb l'augment de la temperatura i la resistivitat del vidre de quars opac va ser inferior a la del vidre de quars. vidre de quars transparent.
Propietat tèrmica
Com que el vidre de quars és gairebé tot el fort enllaç Si-O, la seva temperatura de suavització és molt alta i la temperatura de treball a llarg termini pot arribar als 1000 ℃. A més, el coeficient d'expansió tèrmica del vidre de quars és el més baix entre el vidre industrial comú. , i el seu coeficient d'expansió lineal pot arribar a 5 × 10-7/℃. El vidre de quars tractat especialment pot fins i tot aconseguir una expansió zero. El vidre de quars també té una molt bona resistència al xoc tèrmic, fins i tot si experimenta repetidament una gran diferència de temperatura en un curt període de temps, no s'esquerdarà. Aquestes excel·lents propietats tèrmiques fan que el vidre de quars sigui insubstituïble a altes temperatures i entorns de treball extrems.
El vidre de quars d'alta puresa es pot utilitzar en la fabricació de xips a la indústria dels semiconductors, materials auxiliars per a la fabricació de fibra òptica, finestres d'observació per a forns industrials d'alta temperatura, fonts de llum elèctrica d'alta potència i la superfície del transbordador espacial com a capa d'aïllament tèrmic. .El coeficient extremadament baix d'expansió tèrmica també permet utilitzar vidre de quars en instruments de precisió i materials de lents per a grans telescopis astronòmics.
Propietats químiques
El vidre de quars té molt bona estabilitat química. A diferència d'altres vidres comercials, el vidre de quars és químicament estable a l'aigua, per tant, es pot utilitzar en destil·ladors d'aigua que requereixen una puresa molt alta d'aigua. El vidre de quars té una excel·lent resistència a l'àcid i la sal, per tant, es pot utilitzar en destil·ladors d'aigua que requereixen una puresa d'aigua molt alta. El vidre de quars té una excel·lent resistència a l'àcid i la sal, excepte l'àcid fluorhídric, l'àcid fosfòric i les solucions bàsiques de sal, no reacciona amb la majoria d'àcids i solucions de sal. En comparació amb les solucions àcides i salines, el vidre de quars té poca resistència alcalina i reacciona amb les solucions alcalines a altes temperatures. A més, el vidre de quars i la majoria dels òxids, metalls, no metalls i gasos no reaccionen a temperatures normals. La puresa extremadament alta i la bona estabilitat química fan que el vidre de quars sigui adequat per al seu ús en entorns amb condicions de producció elevades en la fabricació de semiconductors.
Altres propietats
Permeabilitat: L'estructura del vidre de quars és molt relaxada, i fins i tot a altes temperatures permet que els ions de determinats gasos es difonguin per la xarxa. La difusió dels ions de sodi és la més ràpida. Aquest rendiment del vidre de quars és especialment important per als usuaris, per exemple, quan el vidre de quars s'utilitza com a recipient d'alta temperatura o tub de difusió a la indústria dels semiconductors, a causa de l'alta puresa del material semiconductor, el material refractari en contacte amb el quars. El vidre com a revestiment del forn s'ha de processar prèviament per alta temperatura i neteja, eliminant les impureses alcalines de potassi i sodi, i després es pot posar al vidre de quars per utilitzar-lo.
Aplicació de vidre de quars
Com a material important, el vidre de quars s'utilitza àmpliament en comunicació òptica, aeroespacial, font de llum elèctrica, semiconductors i noves tecnologies òptiques.
1. Camp de comunicació òptica: el vidre de quars és un material auxiliar per a la producció de barres prefabricades de fibra òptica i dibuix de fibra òptica, que serveix principalment al mercat d'interconnexió de l'estació base, i l'arribada de l'era 5G ha comportat una gran demanda del mercat de fibra òptica.
2. Nou aspecte de llum: làmpada de mercuri d'alta pressió, làmpada de xenó, làmpada de iodur de tungstè, làmpada de iodur de talli, làmpada d'infrarojos i làmpada germicida.
3. Aspecte semiconductor: el vidre de quars és un material indispensable en el procés de producció de materials i dispositius semiconductors, com ara el germani cultivat, el gresol de silici monocristal, el tub de nucli del forn i el pot de campana... etc.
4. En l'àmbit de la nova tecnologia: amb el seu excel·lent rendiment de so, llum i electricitat, línia de retard ultrasònic al radar, recerca de la direcció de seguiment d'infrarojos, prisma, lent de fotografia infraroja, comunicació, espectrògraf, espectrofotòmetre, finestra reflectant de gran telescopi astronòmic , finestra d'operació d'alta temperatura, Reactors, instal·lacions radioactives; Coets, Con nasal de míssils, broquets i radom, Peces d'aïllament de ràdio per a satèl·lits artificials; termobalanza, dispositiu d'adsorció al buit, fosa de precisió... etc.
El vidre de quars també s'utilitza en la indústria química, la metal·lúrgia, l'electricitat, la investigació científica i altres aspectes. A la indústria química, es pot fer combustió de gasos resistents a l'àcid a alta temperatura, dispositius de refrigeració i ventilació; Dispositiu d'emmagatzemament; Preparació d'aigua destil·lada, àcid clorhídric, àcid nítric, àcid sulfúric, etc., i altres experiments físics i químics. En funcionament a alta temperatura, es pot utilitzar com a tub de nucli de forn elèctric i radiador de combustió de gas. En òptica, el vidre de quars i la llana de vidre de quars es poden utilitzar com a broquets de coets, escut tèrmic de naus espacials i finestra d'observació, en una paraula, amb el desenvolupament de la ciència i la tecnologia modernes, el vidre de quars s'ha utilitzat més àmpliament en diversos camps.
Àrees d'aplicació del vidre de quars
Amb excel·lents propietats físiques i químiques, el vidre de quars s'utilitza àmpliament en alta temperatura, net, resistència a la corrosió, transmissió de llum, filtrat i altres entorns específics de procés de producció de productes d'alta tecnologia, és un material important indispensable en camps de comunicació òptica, aeroespacial i semiconductors.
Camp de semiconductors
Els productes de vidre de quars semiconductors representen el 68% del mercat de productes de vidre de quars, i el camp dels semiconductors és el camp d'aplicació més gran del mercat de vidre de quars. Els materials i productes de vidre de quars s'utilitzen àmpliament en el procés de fabricació de xips de semiconductors i són necessaris per portar dispositius i consumibles de cavitats per a processos de gravat, difusió i oxidació de semiconductors.
Camp de la comunicació òptica
Les barres de quars són la matèria primera principal per a la fabricació de fibra òptica. Més del 95% de les barres de fibra prefabricades es divideixen en vidre de quars d'alta puresa, i molts materials de vidre de quars es consumeixen en el procés de producció de barres de fibra i trefilatge, com ara barres de suport i tasses de quars.
Òptica arxivada
El material de vidre de quars sintètic s'utilitza com a lent, prisma, pantalla TFT-LCD HD i material de substrat de màscara de llum IC en el camp òptic de gamma alta.
Els productes de vidre de quars són consumibles i matèries primeres clau en diversos camps, restringint la producció de productes a la indústria aigües avall, i actualment no hi ha cap producte alternatiu, de manera que la demanda de vidre de quars és a llarg termini. A les indústries aigües avall, especialment el desenvolupament accelerat de les indústries de semiconductors i fotovoltaiques, la prosperitat de la indústria del vidre de quars continuarà augmentant.
| Quars fos a la flama | Quars fos elèctric | Opaque Quartz | Quars sintètic | ||
| Propietats mecàniques | Densitat (g/cm).3) | 2.2 | 2.2 | 1.95-2.15 | 2.2 |
| Mòdul de Young（Gpa） | 74 | 74 | 74 | 74 | |
| Ratio de Poisson | 0,17 | 0,17 | 0,17 | ||
| Bending St reng th(MPa) | 65-95 | 65-95 | 42-68 | 65-95 | |
| Compressió St reng th(MPa) | 1100 | 1100 | 1100 | ||
| Tracció St reng th(MPa) | 50 | 50 | 50 | ||
| Torsional St sempre th(MPa) | 30 | 30 | 30 | ||
| Duresa de Mohs(MPa) | 6-7 | 6-7 | 6-7 | ||
| Diàmetre de la bombolla(pm) | 100 | ||||
| Propietats elèctriques | Constant dielèctrica (10GHz) | 3,74 | 3,74 | 3,74 | 3,74 |
| Factor de pèrdua (10 GHz) | 0,0002 | 0,0002 | 0,0002 | 0,0002 | |
| Dielec trie St reng th(V/m) | 3,7X107 | 3,7X107 | 3,7X107 | 3,7X107 | |
| Resistivitat（20°C）（Q・cm） | >1X1016 | >1X1016 | >1X1016 | >1X1016 | |
| Resistivitat（1000℃）（Q •cm） | >1X106 | >1X106 | >1X106 | >1X106 | |
| Propietats tèrmiques | Punt de suavització (C) | 1670 | 1710 | 1670 | 1600 |
| Punt de recuit (C) | 1150 | 1215 | 1150 | 1100 | |
| St rain Point(C) | 1070 | 1150 | 1070 | 1000 | |
| Conductivitat tèrmica(W/M・K) | 1.38 | 1.38 | 1.24 | 1.38 | |
| Calor específica (20 ℃) (J/KG).・K） | 749 | 749 | 749 | 790 | |
| Coeficient d'expansió（X10-7/K） | a:25C~200C6.4 | a:25C~100C5.7 | a:25C~200C6.4 | a:25C~200C6.4 | |