Casa
Materiais
Vidro de cuarzo fundido con varios tipos de cuarzo natural puro
Característica de construción do vidro de cuarzo
O vidro de cuarzo puro está composto por un único compoñente de sílice (SiO₂), e os enlaces Si-O do vidro de cuarzo están dispostos nun estado ordenado de curto alcance e desordenado de longo alcance. Debido á enerxía de enlace forte e estable do Si- O bond, o vidro de cuarzo ten unha alta temperatura de reblandecemento, excelente transmitancia espectral, moi baixo coeficiente de expansión térmica e condutividade, moi alta estabilidade química, resistencia á radiación e longa vida útil en condicións extremas.
Propiedade óptica
O vidro de cuarzo ten unha serie de excelentes propiedades ópticas. En comparación co vidro común, o vidro de cuarzo de alta pureza ten unha boa transmitancia nun espectro extremadamente amplo desde o ultravioleta afastado (160 nm) ata o infravermello afastado (5 μm), que non está dispoñible no vidro óptico xeral. A excelente transmitancia espectral e a uniformidade óptica fan que o vidro de cuarzo sexa amplamente utilizado na litografía de semicondutores e nos dispositivos ópticos de precisión. Ademais, o vidro de cuarzo ten unha boa resistencia á radiación, o vidro de cuarzo resistente á radiación foi amplamente utilizado como material de fiestras para as naves espaciais, cubertas protectoras para compoñentes clave do laboratorio espacial.
Propiedade mecánica
O vidro de cuarzo é semellante ao vidro común, son materiais quebradizos e duros. igual que o vidro común, os parámetros de resistencia do vidro de cuarzo están afectados por moitos factores. Incluíndo o estado da superficie, a xeometría e o método de proba. A resistencia á compresión do vidro de cuarzo transparente é xeralmente de 490 ~ 1960 MPa, a resistencia á tracción é de 50 ~ 70 MPa, a resistencia á flexión é de 66 ~ 108 MPa e a resistencia á torsión é de aproximadamente 30 MPa.
Propiedades eléctricas
O vidro de cuarzo é un excelente material illante eléctrico. En comparación co vidro común, o vidro de cuarzo ten unha resistividade maior e a resistividade do vidro de cuarzo a temperatura ambiente é de 1,8×1019Ω∙cm. Ademais, o vidro de cuarzo ten unha tensión de avaría máis alta (uns 20 veces a do vidro común) e unha menor perda dieléctrica. A resistividade do vidro de cuarzo diminuíu lixeiramente co aumento da temperatura e a resistividade do vidro de cuarzo opaco foi menor que a do vidro de cuarzo. vidro de cuarzo transparente.
Propiedade térmica
Debido a que o vidro de cuarzo é case todo o enlace Si-O forte, a súa temperatura de reblandecemento é moi alta e a temperatura de traballo a longo prazo pode alcanzar os 1000 ℃. Ademais, o coeficiente de expansión térmica do vidro de cuarzo é o máis baixo entre o vidro industrial común. , e o seu coeficiente de expansión lineal pode alcanzar 5×10-7/℃. O vidro de cuarzo especialmente tratado pode incluso alcanzar unha expansión cero. O vidro de cuarzo tamén ten unha boa resistencia ao choque térmico, aínda que experimente repetidamente unha gran diferenza de temperatura nun curto período de tempo, non se rachará. Estas excelentes propiedades térmicas fan que o vidro de cuarzo sexa insubstituíble en ambientes de traballo extremos e de alta temperatura.
O vidro de cuarzo de alta pureza pódese usar na fabricación de chips na industria de semicondutores, materiais auxiliares para a fabricación de fibras ópticas, fiestras de observación para fornos industriais de alta temperatura, fontes de luz eléctrica de alta potencia e a superficie do transbordador espacial como capa de illamento térmico. .O coeficiente extremadamente baixo de expansión térmica tamén permite que o vidro de cuarzo se utilice en instrumentos de precisión e materiais de lentes para grandes telescopios astronómicos.
Propiedades químicas
O vidro de cuarzo ten unha estabilidade química moi boa. A diferenza doutros vidros comerciais, o vidro de cuarzo é químicamente estable á auga, polo tanto, pódese usar en destiladores de auga que requiren unha pureza moi alta de auga. O vidro de cuarzo ten unha excelente resistencia ao ácido e á sal, polo que pódese usar en destiladores de auga que requiren unha pureza moi alta de auga. O vidro de cuarzo ten unha excelente resistencia ao ácido e ao sal, excepto o ácido fluorhídrico, o ácido fosfórico e as solucións salinas básicas, non reacciona coa maioría dos ácidos e solucións salinas. En comparación coas solucións ácidas e salinas, o vidro de cuarzo ten unha escasa resistencia aos álcalis e reacciona con solucións alcalinas a altas temperaturas. Ademais, o vidro de cuarzo e a maioría dos óxidos, metais, non metais e gases non reaccionan a temperaturas normais. A moi alta pureza e a boa estabilidade química fan que o vidro de cuarzo sexa axeitado para o seu uso en ambientes con altas condicións de produción na fabricación de semicondutores.
Outras propiedades
Permeabilidade: a estrutura do vidro de cuarzo é moi relaxada, e mesmo a altas temperaturas permite que os ións de determinados gases se difundan pola rede.A difusión dos ións de sodio é a máis rápida. Este rendemento do vidro de cuarzo é particularmente importante para os usuarios, por exemplo, cando o vidro de cuarzo se usa como recipiente de alta temperatura ou tubo de difusión na industria de semicondutores, debido á alta pureza do material semicondutor, o material refractario en contacto co cuarzo. O vidro como revestimento do forno debe ser pre-procesado por alta temperatura e limpeza, eliminando as impurezas alcalinas de potasio e sodio, e despois pódese poñer en vidro de cuarzo para o seu uso.
Aplicación de vidro de cuarzo
Como material importante, o vidro de cuarzo é amplamente utilizado na comunicación óptica, aeroespacial, fonte de luz eléctrica, semicondutores, novas tecnoloxías ópticas.
1. Campo de comunicación óptica: o vidro de cuarzo é un material auxiliar para a produción de barras prefabricadas de fibra óptica e debuxo de fibra óptica, que serve principalmente ao mercado de interconexión da estación base, e a chegada da era 5G trouxo unha enorme demanda de fibra óptica no mercado.
2. Novo aspecto luminoso: lámpada de mercurio de alta presión, lámpada de xenón, lámpada de ioduro de volframio, lámpada de ioduro de talio, lámpada infravermella e lámpada xermicida.
3. Aspecto semicondutor: o vidro de cuarzo é un material indispensable no proceso de produción de materiais e dispositivos semicondutores, como o xermanio cultivado, o crisol de cristal único de silicio, o tubo do núcleo do forno e o vaso de campá... etc.
4. No campo da nova tecnoloxía: co seu excelente rendemento de son, luz e electricidade, liña de retardo ultrasóns no radar, localización de dirección de seguimento por infravermellos, prisma, lente de fotografía infravermella, comunicación, espectrógrafo, espectrofotómetro, xanela reflectora do gran telescopio astronómico. , ventá de operación de alta temperatura, Reactores, instalacións radioactivas; Foguetes, Cono de nariz de mísiles, toberas e radomo, Pezas de illamento de radio para satélites artificiais; termobalanza, dispositivo de adsorción ao baleiro, fundición de precisión...etc.
O vidro de cuarzo tamén se usa na industria química, metalurxia, electricidade, investigación científica e outros aspectos. Na industria química, pode facer combustión de gas resistente ao ácido a alta temperatura, dispositivos de refrixeración e ventilación; dispositivo de almacenamento; Preparación de auga destilada, ácido clorhídrico, ácido nítrico, ácido sulfúrico, etc., e outros experimentos físicos e químicos. En funcionamento a alta temperatura, pódese usar como tubo de núcleo de forno eléctrico e radiador de combustión de gas. En óptica, o vidro de cuarzo e a la de vidro de cuarzo pódense usar como boquillas de foguetes, escudo térmico de naves espaciais e xanela de observación, nunha palabra, co desenvolvemento da ciencia e tecnoloxía modernas, o vidro de cuarzo foi máis amplamente utilizado en varios campos.
Áreas de aplicación do vidro de cuarzo
Con excelentes propiedades físicas e químicas, o vidro de cuarzo é amplamente utilizado en altas temperaturas, limpo, resistencia á corrosión, transmisión de luz, filtrado e outros ambientes específicos do proceso de produción de produtos de alta tecnoloxía, é un material indispensable e importante nos campos de comunicación óptica, aeroespacial e de semicondutores.
Campo de semicondutores
Os produtos de vidro de cuarzo semicondutores representan o 68% do mercado de produtos de vidro de cuarzo, e o campo de semicondutores é o campo de aplicación máis grande no mercado posterior de vidro de cuarzo. Os materiais e produtos de vidro de cuarzo son amplamente utilizados no proceso de fabricación de chips de semicondutores e son necesarios para transportar dispositivos e consumibles de cavidade para procesos de gravado, difusión e oxidación de semicondutores.
Campo da comunicación óptica
As varillas de cuarzo son a principal materia prima para a fabricación de fibra óptica. Máis do 95% das barras de fibra prefabricadas divídense en vidro de cuarzo de alta pureza, e moitos materiais de vidro de cuarzo consúmense no proceso de produción de barras de fibra e trefilado de arames, como varas de suxeición e vasos de cuarzo.
Óptica arquivada
O material de vidro de cuarzo sintético úsase como lente, prisma, pantalla TFT-LCD HD e material de substrato de máscara de luz IC no campo óptico de gama alta.
Os produtos de vidro de cuarzo son consumibles e materias primas fundamentais en varios campos, restrinxindo a produción de produtos na industria posterior e non hai produtos alternativos polo momento, polo que a demanda de vidro de cuarzo é a longo prazo. Nas industrias posteriores, especialmente no desenvolvemento acelerado das industrias de semicondutores e fotovoltaicas, a prosperidade da industria do vidro de cuarzo seguirá aumentando.
| Cuarzo fundido a chama | Cuarzo fundido eléctrico | Cuarzo opaco | Cuarzo sintético | ||
| Propiedades mecánicas | Densidade (g/cm).3) | 2.2 | 2.2 | 1.95-2.15 | 2.2 |
| Módulo de Young(Gpa) | 74 | 74 | 74 | 74 | |
| Relación de Poisson | 0,17 | 0,17 | 0,17 | ||
| Bending St reng th(MPa) | 65-95 | 65-95 | 42-68 | 65-95 | |
| Compresión St reng th(MPa) | 1100 | 1100 | 1100 | ||
| Resistencia á tensión(MPa) | 50 | 50 | 50 | ||
| Torsional St sempre th(MPa) | 30 | 30 | 30 | ||
| Dureza de Mohs(MPa) | 6-7 | 6-7 | 6-7 | ||
| Diámetro da burbulla(pm) | 100 | ||||
| Propiedades Eléctricas | Constante dieléctrica (10GHz) | 3,74 | 3,74 | 3,74 | 3,74 |
| Factor de perda (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 | |
| Resistividad (20 °C) (Q・cm) | >1X1016 | >1X1016 | >1X1016 | >1X1016 | |
| Resistividad（1000℃）（Q •cm） | >1X106 | >1X106 | >1X106 | >1X106 | |
| Propiedades térmicas | Punto de reblandecemento (C) | 1670 | 1710 | 1670 | 1600 |
| Punto de recocido (C) | 1150 | 1215 | 1150 | 1100 | |
| St rain Point(C) | 1070 | 1150 | 1070 | 1000 | |
| Condutividade térmica(W/M・K) | 1.38 | 1.38 | 1.24 | 1.38 | |
| Calor específico (20 ℃) (J/KG).・K) | 749 | 749 | 749 | 790 | |
| Coeficiente de expansión (X10-7/K) | a:25C~200C6.4 | a:25C~100C5.7 | a:25C~200C6.4 | a:25C~200C6.4 | |