Kodu
Materjalid
0102030405
Kvartsklaas, mis on sulatatud erinevat tüüpi puhta loodusliku kvartsiga
Kvartsklaasi ehitusomadus
Puhas kvartsklaas koosneb ühest ränidioksiidi (SiO₂) komponendist ja kvartsklaasi Si-O sidemed on paigutatud lühiajaliselt järjestatud ja pikamaa korrastamata olekusse. Tänu Sii tugevale ja stabiilsele sidemeenergiale on O side, kvartsklaasil on kõrge pehmenemistemperatuur, suurepärane spektraalne läbilaskvus, väga madal soojuspaisumistegur ja juhtivus, väga kõrge keemiline stabiilsus, kiirguskindlus ja pikk kasutusiga ekstreemsetes tingimustes.
Optiline omadus
Kvartsklaasil on mitmeid suurepäraseid optilisi omadusi. Võrreldes tavalise klaasiga on kõrge puhtusastmega kvartsklaasil hea läbilaskvus väga laias spektris kaug-ultraviolettist (160 nm) kauge infrapunani (5 μm), mis pole tavalises optilises klaasis saadaval. Suurepärase spektriläbivuse ja optilise ühtluse tõttu kasutatakse kvartsklaasi laialdaselt pooljuhtlitograafias ja täppis-optilistes seadmetes. Lisaks on kvartsklaasil hea kiirguskindlus, kiirguskindlat kvartsklaasi on laialdaselt kasutatud kosmoselaevade aknamaterjalina, kaitsekattena kosmoselabori põhikomponendid.
Mehaaniline omadus
Kvartsklaas sarnaneb tavalise klaasiga, need on rabedad ja kõvad materjalid. Sarnaselt tavalise klaasiga mõjutavad ka kvartsklaasi tugevusparameetreid paljud tegurid. Sealhulgas pinna olek, geomeetria ja katsemeetod. Läbipaistva kvartsklaasi survetugevus on üldiselt 490–1960 MPa, tõmbetugevus on 50–70 MPa, paindetugevus 66–108 MPa ja väändetugevus umbes 30 MPa.
Elektrilised omadused
Kvartsklaas on suurepärane elektriisolatsioonimaterjal. Võrreldes tavalise klaasiga on kvartsklaasil suurem eritakistus ja kvartsklaasi eritakistus toatemperatuuril on koguni 1,8 × 1019Ω∙cm. Lisaks on kvartsklaasil suurem läbilöögipinge (ligikaudu 20 korda tavalisest klaasist) ja väiksem dielektriline kadu. Kvartsklaasi eritakistus temperatuuri tõustes veidi vähenes ja läbipaistmatu kvartsklaasi eritakistus oli väiksem kui klaasil. läbipaistev kvartsklaas.
Soojusomadus
Kuna kvartsklaas on peaaegu täielikult tugeva Si-O sidemega, on selle pehmenemistemperatuur väga kõrge ja pikaajaline töötemperatuur võib ulatuda 1000 ℃-ni. Lisaks on kvartsklaasi soojuspaisumistegur tavalise tööstusliku klaasi seas madalaim. ja selle lineaarne paisumistegur võib ulatuda 5 × 10-7 / ℃. Spetsiaalselt töödeldud kvartsklaas võib saavutada isegi nullpaisumise. Kvartsklaasil on ka väga hea soojuslöögikindlus, isegi kui see kogeb lühikese aja jooksul korduvalt suurt temperatuurierinevust, ei pragune see. Need suurepärased soojusomadused muudavad kvartsklaasi asendamatuks kõrgel temperatuuril ja äärmuslikes töökeskkondades.
Kõrge puhtusastmega kvartsklaasi saab kasutada kiipide tootmisel pooljuhtide tööstuses, optiliste kiudude tootmise abimaterjalid, tööstuslike kõrgtemperatuursete ahjude vaatlusaknad, suure võimsusega elektrilised valgusallikad ja kosmosesüstiku pind soojusisolatsioonikihina Äärmiselt madal soojuspaisumistegur võimaldab kvartsklaasi kasutada ka suurte astronoomiliste teleskoopide täppisinstrumentides ja läätsede materjalides.
Keemilised omadused
Kvartsklaasil on väga hea keemiline stabiilsus. Erinevalt muust kaubanduslikust klaasist on kvartsklaas vee suhtes keemiliselt stabiilne, mistõttu saab seda kasutada veedestilleerijates, mis nõuavad väga kõrget puhtust vett. Kvartsklaasil on suurepärane happe- ja soolakindlus, seetõttu saab seda kasutada veedestillaatorites, mis nõuavad väga kõrget puhtust vett. Kvartsklaasil on suurepärane happe- ja soolakindlus, välja arvatud vesinikfluoriidhape, fosforhape ja aluselised soolalahused, ei reageeri see enamiku hapete ja soolalahustega. Võrreldes happe- ja soolalahustega on kvartsklaasil nõrk leelisekindlus ja see reageerib kõrgel temperatuuril leeliselahustega. Lisaks ei reageeri kvartsklaas ja enamik oksiide, metallid, mittemetallid ja gaasid normaalsetel temperatuuridel. Äärmiselt kõrge puhtusaste ja hea keemiline stabiilsus muudavad kvartsklaasi sobivaks kasutamiseks kõrgete tootmistingimustega keskkondades pooljuhtide tootmisel.
Muud omadused
Läbilaskvus: Kvartsklaasi struktuur on väga lõdvestunud ja isegi kõrgel temperatuuril laseb teatud gaaside ioonidel läbi võrgu difundeeruda. Naatriumiioonide difusioon on kiireim. Kvartsklaasi selline jõudlus on kasutajate jaoks eriti oluline, näiteks kui kvartsklaasi kasutatakse pooljuhttööstuses kõrge temperatuuriga mahuti või difusioonitoruna, kuna pooljuhtmaterjal on kvartsiga kokkupuutes tulekindla materjali kõrge puhtusega. Klaas ahju vooderdusena tuleb eelnevalt töödelda kõrgel temperatuuril ja puhastada, eemaldades kaaliumi ja naatriumi aluselised lisandid, ning seejärel saab selle kasutamiseks panna kvartsklaasi.
Kvartsklaasi pealekandmine
Olulise materjalina kasutatakse kvartsklaasi laialdaselt optilises kommunikatsioonis, lennunduses, elektrilises valgusallikas, pooljuhtides, uues optilises tehnoloogias.
1. Optiline sideväli: kvartsklaas on abimaterjal optiliste kiudude kokkupandavate varraste tootmiseks ja optiliste kiudude tõmbamiseks, teenindades peamiselt tugijaamade ühendamise turgu ning 5G ajastu saabumine on toonud kaasa tohutu turunõudluse optilise kiu järele.
2. Uus valgusaspekt: kõrgsurve elavhõbedalamp, ksenoonlamp, volframjodiidlamp, talliumjodiidlamp, infrapunalamp ja bakteritsiidlamp.
3. Pooljuhtide aspekt: Kvartsklaas on asendamatu materjal pooljuhtmaterjalide ja -seadmete tootmisprotsessis, nagu kasvatatud germaanium, räni monokristalltiigel, ahju südamikutoru ja kellapurk jne.
4. Uue tehnoloogia valdkonnas: suurepärase heli, valguse ja elektri jõudlusega, ultraheli viivitusjoon radaril, infrapuna jälgimissuuna leidmine, prisma, infrapunafotograafia objektiiv, side, spektrograaf, spektrofotomeeter, suure astronoomilise teleskoobi peegeldusaken , kõrge temperatuuriga tööaken, reaktorid, radioaktiivsed paigaldised; Raketid, Rakettide ninakoonus, düüsid ja radoomid, Tehissatelliitide raadioisolatsiooniosad; termotasakaal, vaakum-adsorptsiooniseade, täppisvalu jne.
Kvartsklaasi kasutatakse ka keemiatööstuses, metallurgias, elektri-, teadusuuringutes ja muudes aspektides. Keemiatööstuses saab teha kõrge temperatuuriga happekindlat gaasipõletust, jahutus- ja ventilatsiooniseadmeid; Salvestusseade; Destilleeritud vee, vesinikkloriidhappe, lämmastikhappe, väävelhappe jne valmistamine ning muud füüsikalised ja keemilised katsed. Kõrge temperatuuriga töötamisel saab seda kasutada elektriahju südamikutoruna ja gaasipõlemisradiaatorina. Optikas saab kvartsklaasi ja kvartsklaasvilla kasutada raketipihustitena, kosmosesõidukite kuumakilbi ja vaatlusaknana, ühesõnaga kaasaegse teaduse ja tehnoloogia arenguga on kvartsklaasi erinevates valdkondades laiemalt kasutatud.
Kvartsklaasi kasutusalad
Suurepäraste füüsikaliste ja keemiliste omadustega kvartsklaasi kasutatakse laialdaselt kõrge temperatuuri, puhta, korrosioonikindluse, valguse läbilaskvuse, filtreerimise ja muude spetsiifiliste kõrgtehnoloogiliste toodete tootmisprotsesside keskkonnas, see on asendamatu oluline materjal pooljuhtide, lennunduse ja optilise side valdkonnas.
Pooljuhtide väli
Pooljuhtkvartsklaasist tooted moodustavad 68% kvartsklaasist toodete turust ja pooljuhtide valdkond on kvartsklaasi järelturu suurim rakendusvaldkond. Kvartsklaasi materjale ja tooteid kasutatakse laialdaselt pooljuhtkiipide tootmisprotsessis ning need on vajalikud pooljuhtide söövitamise, difusiooni ja oksüdatsiooniprotsesside jaoks mõeldud seadmete ja õõnsustarvikute kandmiseks.
Optiline sideväli
Kvartsvardad on optiliste kiudude tootmise peamine tooraine. Enam kui 95% kokkupandavatest kiudvarrastest jagunevad kõrge puhtusastmega kvartsklaasiks ning kiudvarraste valmistamise ja traadi tõmbamise tootmisprotsessis kulub palju kvartsklaasist materjale, nagu näiteks hoidmisvardad ja kvartstopsid.
Optika esitatud
Sünteetilist kvartsklaasist materjali kasutatakse tipptasemel optilises valdkonnas läätse, prisma, TFT-LCD HD-ekraani ja IC-valgusmaski substraadimaterjalina.
Kvartsklaasist tooted on erinevates valdkondades võtmetähtsusega tarbekaubad ja toorained, mis piiravad toodete tootmist järgtööstuses ning hetkel puudub alternatiivne toode, mistõttu nõudlus kvartsklaasi järele on pikaajaline. Järgmistes tööstusharudes, eriti pooljuhtide ja fotogalvaanilise tööstuse kiirenenud arengus, kasvab kvartsklaasitööstuse jõukus jätkuvalt.
| Leegiga sulatatud kvarts | Elektriline sulatatud kvarts | Läbipaistmatu kvarts | Sünteetiline kvarts | ||
| Mehaanilised omadused | Tihedus (g/cm).3) | 2.2 | 2.2 | 1,95-2,15 | 2.2 |
| Youngi moodul(Gpa) | 74 | 74 | 74 | 74 | |
| Poissoni suhe | 0.17 | 0.17 | 0.17 | ||
| Bending St reng th(MPa) | 65-95 | 65-95 | 42-68 | 65-95 | |
| Compressive St reng th(MPa) | 1100 | 1100 | 1100 | ||
| Tõmbetugevus St reng th(MPa) | 50 | 50 | 50 | ||
| Torsional St alati th(MPa) | 30 | 30 | 30 | ||
| Mohsi kõvadus(MPa) | 6-7 | 6-7 | 6-7 | ||
| Mulli läbimõõt(pm) | 100 | ||||
| Elektrilised omadused | Dielektriline konstant (10 GHz) | 3.74 | 3.74 | 3.74 | 3.74 |
| Kaoteguri (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 | |
| Takistus (20°C) (Q・cm) | >1X1016 | >1X1016 | >1X1016 | >1X1016 | |
| Takistus (1000℃) (Q •cm) | >1X106 | >1X106 | >1X106 | >1X106 | |
| Termilised omadused | Pehmenemispunkt (C) | 1670 | 1710 | 1670 | 1600 |
| Lõõmumispunkt (C) | 1150 | 1215 | 1150 | 1100 | |
| St Rain Point(C) | 1070 | 1150 | 1070 | 1000 | |
| Soojusjuhtivus(W/M・K) | 1.38 | 1.38 | 1.24 | 1.38 | |
| Erisoojus (20 ℃) (J/KG・K) | 749 | 749 | 749 | 790 | |
| Laienduskoefitsient (X10).-7/K) | a:25C~200C6.4 | a:25C~100C5.7 | a:25C~200C6.4 | a:25C~200C6.4 | |