Dom
Materijali
0102030405
Kvarcno staklo topljeno s raznim vrstama čistog prirodnog kvarca
Konstrukcijska značajka kvarcnog stakla
Čisto kvarcno staklo sastoji se od jedne komponente silicijevog dioksida (SiO₂), a veze Si-O u kvarcnom staklu raspoređene su u uređeno stanje kratkog dometa i neuređeno stanje dugog dometa. Zbog snažne i stabilne energije veze Si- O veza, kvarcno staklo ima visoku temperaturu omekšavanja, izvrsnu spektralnu propusnost, vrlo nizak koeficijent toplinske ekspanzije i vodljivosti, vrlo visoku kemijsku stabilnost, otpornost na zračenje i dug radni vijek u ekstremnim uvjetima.
Optičko svojstvo
Kvarcno staklo ima niz izvrsnih optičkih svojstava. U usporedbi s običnim staklom, kvarcno staklo visoke čistoće ima dobru propusnost u iznimno širokom spektru od dalekog ultraljubičastog (160 nm) do dalekog infracrvenog (5 μm), što nije dostupno u općenitom optičkom staklu. Izvrsna spektralna propusnost i optička ujednačenost čine kvarcno staklo naširoko korištenim u poluvodičkoj litografiji i preciznim optičkim uređajima. Osim toga, kvarcno staklo ima dobru otpornost na zračenje, kvarcno staklo otporno na zračenje naširoko se koristi kao materijal za prozore za svemirske letjelice, zaštitne navlake za ključne komponente svemirskog laboratorija.
Mehanička svojstva
Kvarcno staklo je slično običnom staklu, krt je i tvrd materijal. Kao i kod običnog stakla, na parametre čvrstoće kvarcnog stakla utječu mnogi čimbenici. Uključujući stanje površine, geometriju i metodu ispitivanja. Tlačna čvrstoća prozirnog kvarcnog stakla općenito je 490~1960MPa, vlačna čvrstoća je 50~70MPa, čvrstoća na savijanje je 66~108MPa, a torzijska čvrstoća je oko 30MPa.
Električna svojstva
Kvarcno staklo izvrstan je električni izolacijski materijal. U usporedbi s običnim staklom, kvarcno staklo ima veću otpornost, a otpornost kvarcnog stakla na sobnoj temperaturi iznosi čak 1,8×1019Ω∙cm. Osim toga, kvarcno staklo ima viši probojni napon (oko 20 puta veći od običnog stakla) i manji dielektrični gubitak. Otpornost kvarcnog stakla malo se smanjila s porastom temperature, a otpornost neprozirnog kvarcnog stakla bila je niža od one prozirno kvarcno staklo.
Toplinska svojstva
Budući da je kvarcno staklo gotovo sve jaka Si-O veza, njegova temperatura omekšavanja je vrlo visoka, a dugotrajna radna temperatura može doseći 1000 ℃. Osim toga, koeficijent toplinske ekspanzije kvarcnog stakla najniži je među uobičajenim industrijskim staklom , a njegov koeficijent linearnog širenja može doseći 5×10-7/℃. Posebno obrađeno kvarcno staklo može čak postići nultu ekspanziju. Kvarcno staklo također ima vrlo dobru otpornost na toplinski udar, čak i ako više puta doživi veliku temperaturnu razliku u kratkom vremenskom razdoblju, neće puknuti. Ova izvrsna toplinska svojstva čine kvarcno staklo nezamjenjivim pri visokim temperaturama i ekstremnim radnim okruženjima.
Kvarcno staklo visoke čistoće može se koristiti u proizvodnji čipova u industriji poluvodiča, kao pomoćni materijali za proizvodnju optičkih vlakana, prozori za promatranje za industrijske visokotemperaturne peći, izvori električne svjetlosti velike snage i površina space shuttlea kao sloj toplinske izolacije .Iznimno nizak koeficijent toplinske ekspanzije također omogućuje upotrebu kvarcnog stakla u preciznim instrumentima i materijalima za leće za velike astronomske teleskope.
Kemijska svojstva
Kvarcno staklo ima vrlo dobru kemijsku stabilnost. Za razliku od drugog komercijalnog stakla, kvarcno staklo je kemijski stabilno na vodu, stoga se može koristiti u destilatorima vode koji zahtijevaju vrlo visoku čistoću vode. Kvarcno staklo ima izvrsnu otpornost na kiseline i soli, stoga se može koristiti u destilatorima vode koji zahtijevaju vrlo visoku čistoću vode. Kvarcno staklo ima izvrsnu otpornost na kiseline i soli, osim fluorovodične kiseline, fosforne kiseline i bazičnih otopina soli, ne reagira s većinom kiselina i otopina soli. U usporedbi s otopinama kiselina i soli, kvarcno staklo ima slabu otpornost na alkalije i reagira s otopinama alkalija na visokim temperaturama. Osim toga, kvarcno staklo i većina oksida, metala, nemetala i plinova ne reagiraju na normalnim temperaturama. Iznimno visoka čistoća i dobra kemijska stabilnost čine kvarcno staklo pogodnim za upotrebu u okruženjima s visokim proizvodnim uvjetima u proizvodnji poluvodiča.
Ostala svojstva
Propusnost: Struktura kvarcnog stakla je vrlo opuštena, pa čak i pri visokim temperaturama omogućuje difuziju iona određenih plinova kroz mrežu. Difuzija natrijevih iona je najbrža. Ova izvedba kvarcnog stakla osobito je važna za korisnike, na primjer, kada se kvarcno staklo koristi kao visokotemperaturni spremnik ili difuzijska cijev u industriji poluvodiča, zbog visoke čistoće poluvodičkog materijala, vatrostalnog materijala u dodiru s kvarcom staklo kao obloga peći mora biti prethodno obrađeno visokom temperaturom i čišćenjem, uklanjanjem alkalnih nečistoća kalija i natrija, a zatim se može staviti u kvarcno staklo za upotrebu.
Primjena kvarcnog stakla
Kao važan materijal, kvarcno staklo naširoko se koristi u optičkim komunikacijama, zrakoplovstvu, električnim izvorima svjetlosti, poluvodičima, novoj optičkoj tehnologiji.
1. Polje optičke komunikacije: kvarcno staklo pomoćni je materijal za proizvodnju montažnih šipki optičkih vlakana i crtanje optičkih vlakana, uglavnom služeći tržištu međusobnog povezivanja baznih stanica, a dolazak ere 5G donio je veliku tržišnu potražnju za optičkim vlaknima.
2. Novi aspekt svjetla: visokotlačna živina lampa, ksenonska lampa, volfram jodidna lampa, talij jodidna lampa, infracrvena lampa i germicidna lampa.
3. Aspekt poluvodiča: Kvarcno staklo nezamjenjiv je materijal u proizvodnom procesu poluvodičkih materijala i uređaja, kao što su Grown germanij, lončić od monokristala silicija, cijev jezgre peći i zvonasti vrč... itd.
4. U području nove tehnologije: sa svojim izvrsnim performansama zvuka, svjetla i elektriciteta, ultrazvučna linija kašnjenja na radaru, infracrveno praćenje pravca, prizma, leća infracrvene fotografije, komunikacija, spektrograf, spektrofotometar, reflektirajući prozor velikog astronomskog teleskopa , visokotemperaturni radni prozor, Reaktori, radioaktivne instalacije; Rakete, Nosni konus projektila, mlaznice i kupole, Radioizolacijski dijelovi za umjetne satelite; termovaga, uređaj za vakuumsku adsorpciju, precizni lijev...itd.
Kvarcno staklo se također koristi u kemijskoj industriji, metalurgiji, elektrotehnici, znanstvenim istraživanjima i drugim aspektima. U kemijskoj industriji, može raditi visokotemperaturno izgaranje plina otpornog na kiseline, uređaje za hlađenje i ventilaciju; Uređaj za pohranu; Priprema destilirane vode, klorovodične kiseline, dušične kiseline, sumporne kiseline itd. i drugih fizičkih i kemijskih eksperimenata. U radu na visokim temperaturama može se koristiti kao cijev jezgre električne peći i radijator za izgaranje plina. U optici, kvarcno staklo i kvarcna staklena vuna mogu se koristiti kao raketne mlaznice, toplinski štit svemirske letjelice i prozor za promatranje, jednom riječju, s razvojem moderne znanosti i tehnologije, kvarcno staklo se sve više koristi u raznim područjima.
Područja primjene kvarcnog stakla
S izvrsnim fizičkim i kemijskim svojstvima, kvarcno staklo naširoko se koristi u visokotemperaturnom, čistom, otpornom na koroziju, prijenosu svjetlosti, filtriranju i drugim specifičnim visokotehnološkim proizvodnim procesnim okruženjima, nezamjenjiv je važan materijal u poljima poluvodiča, zrakoplovstva i optičke komunikacije.
Polje poluvodiča
Proizvodi od poluvodičkog kvarcnog stakla čine 68% tržišta proizvoda od kvarcnog stakla, a područje poluvodiča je najveće polje primjene na tržištu kvarcnog stakla nizvodno. Materijali i proizvodi od kvarcnog stakla naširoko se koriste u procesu proizvodnje poluvodičkih čipova i potrebni su za nošenje uređaja i potrošnog materijala za šupljine za procese jetkanja, difuzije i oksidacije poluvodiča.
Optičko komunikacijsko polje
Kvarcne šipke su glavna sirovina za proizvodnju optičkih vlakana. Više od 95% prefabriciranih šipki od vlakana podijeljeno je na kvarcno staklo visoke čistoće, a puno materijala od kvarcnog stakla troši se u proizvodnom procesu izrade šipki od vlakana i izvlačenja žice, kao što su šipke za držanje i kvarcne čaše.
Optika podnesena
Materijal od sintetičkog kvarcnog stakla koristi se kao leća, prizma, TFT-LCD HD zaslon i IC materijal za podlogu svjetlosne maske u vrhunskom optičkom polju.
Proizvodi od kvarcnog stakla ključni su potrošni materijal i sirovina u raznim područjima, ograničavajući proizvodnju proizvoda u daljnjoj industriji, a trenutno ne postoji alternativni proizvod, tako da je potražnja za kvarcnim staklom dugoročna. U nizvodnim industrijama, posebno ubrzanom razvoju poluvodičke i fotonaponske industrije, prosperitet industrije kvarcnog stakla nastavit će rasti.
| Plamenom topljeni kvarc | Električni topljeni kvarc | Neprozirni kvarc | Sintetički kvarc | ||
| Mehanička svojstva | Gustoća（g/cm3) | 2.2 | 2.2 | 1,95-2,15 | 2.2 |
| Youngov modul（Gpa） | 74 | 74 | 74 | 74 | |
| Poissonov omjer | 0,17 | 0,17 | 0,17 | ||
| Savijanje St reng th(MPa) | 65-95 (prikaz, ostalo). | 65-95 (prikaz, ostalo). | 42-68 (prikaz, ostalo). | 65-95 (prikaz, ostalo). | |
| St reng th(MPa) | 1100 | 1100 | 1100 | ||
| St reng th(MPa) | 50 | 50 | 50 | ||
| Torzijska St uvijek th(MPa) | 30 | 30 | 30 | ||
| Mohsova tvrdoća(MPa) | 6-7 | 6-7 | 6-7 | ||
| Promjer mjehurića(popodne) | 100 | ||||
| Električna svojstva | Dielektrična konstanta（10GHz） | 3.74 | 3.74 | 3.74 | 3.74 |
| Faktor gubitka（10GHz） | 0,0002 | 0,0002 | 0,0002 | 0,0002 | |
| Dielec trie St reng th(V/m) | 3,7X107 | 3,7X107 | 3,7X107 | 3,7X107 | |
| Otpornost（20°C）（Q・cm) | >1X1016 | >1X1016 | >1X1016 | >1X1016 | |
| Otpor（1000℃）（Q •cm） | >1X106 | >1X106 | >1X106 | >1X106 | |
| Toplinska svojstva | Točka omekšavanja（C） | 1670 | 1710 | 1670 | 1600 |
| Točka žarenja（C） | 1150 | 1215 | 1150 | 1100 | |
| St kišna točka(C) | 1070 | 1150 | 1070 | 1000 | |
| Toplinska vodljivost(W/M・K) | 1.38 | 1.38 | 1.24 | 1.38 | |
| Specifična toplina（20℃）（J/KG・k) | 749 | 749 | 749 | 790 | |
| Koeficijent ekspanzije（X10-7/K) | a:25C~200C6.4 | a:25C~100C5.7 | a:25C~200C6.4 | a:25C~200C6.4 | |