בית
חומרים
זכוכית קוורץ מומסת עם סוגים שונים של קוורץ טבעי טהור
תכונת בנייה של זכוכית קוורץ
זכוכית קוורץ טהורה מורכבת ממרכיב סיליקה (SiO₂) יחיד, וקשרי ה-Si-O בזכוכית קוורץ מסודרים במצב מסודר לטווח קצר ולטווח ארוך. בשל אנרגיית הקשר החזקה והיציבה של ה-Si- O bond, זכוכית קוורץ בעלת טמפרטורת ריכוך גבוהה, שידור ספקטרלי מעולה, מקדם התפשטות ומוליכות תרמית נמוך מאוד, יציבות כימית גבוהה מאוד, עמידות לקרינה ותכונות חיי עבודה ארוכים בתנאים קיצוניים.
תכונה אופטית
לזכוכית קוורץ יש מגוון של תכונות אופטיות מצוינות. בהשוואה לזכוכית רגילה, לזכוכית קוורץ בטוהר גבוה יש שידור טוב בספקטרום רחב במיוחד מהאולטרה סגול הרחוק (160 ננומטר) ועד לאינפרא אדום הרחוק (5μm), שאינו זמין בזכוכית אופטית כללית. השידור הספקטרלי המצוין והאחידות האופטית הופכים את זכוכית הקוורץ לשימוש נרחב בליתוגרפיה מוליכים למחצה ובמכשירים אופטיים מדויקים. בנוסף, לזכוכית קוורץ יש עמידות טובה לקרינה, זכוכית הקוורץ עם עמידה לקרינה הייתה בשימוש נרחב כחומר חלונות עבור חלליות, כיסויי מגן עבור מרכיבים מרכזיים של מעבדת החלל.
רכוש מכני
זכוכית קוורץ דומה לזכוכית רגילה, היא חומר שביר וקשה. כמו כמו זכוכית רגילה, פרמטרי החוזק של זכוכית קוורץ מושפעים מגורמים רבים. כולל מצב פני השטח, גיאומטריה ושיטת בדיקה. חוזק הלחיצה של זכוכית קוורץ שקופה הוא בדרך כלל 490~1960MPa, חוזק המתיחה הוא 50~70MPa, חוזק הכיפוף הוא 66~108MPa וחוזק הפיתול הוא כ-30MPa.
תכונות חשמליות
זכוכית קוורץ היא חומר בידוד חשמלי מעולה. בהשוואה לזכוכית רגילה, לזכוכית קוורץ התנגדות גבוהה יותר, וההתנגדות של זכוכית קוורץ בטמפרטורת החדר היא עד 1.8×1019Ω∙ ס"מ. בנוסף, לזכוכית קוורץ יש מתח פירוק גבוה יותר (כפי 20 מזה של זכוכית רגילה) ואובדן דיאלקטרי נמוך יותר. ההתנגדות של זכוכית קוורץ ירדה מעט עם עליית הטמפרטורה, וההתנגדות של זכוכית קוורץ אטומה הייתה נמוכה מזו של זכוכית קוורץ. זכוכית קוורץ שקופה.
תכונה תרמית
מכיוון שזכוכית הקוורץ היא כמעט כל קשר ה-Si-O החזק, טמפרטורת הריכוך שלה גבוהה מאוד, וטמפרטורת העבודה לטווח ארוך יכולה להגיע ל-1000℃. בנוסף, מקדם ההתפשטות התרמית של זכוכית קוורץ הוא הנמוך ביותר מבין הזכוכית התעשייתית הנפוצה , ומקדם ההתפשטות הליניארי שלו יכול להגיע ל-5×10-7/℃. זכוכית קוורץ מטופלת במיוחד יכולה אפילו להשיג אפס התרחבות. לזכוכית קוורץ יש גם עמידות בפני זעזועים תרמיים טובים מאוד, גם אם היא חווה שוב ושוב הפרש טמפרטורה גדול בפרק זמן קצר, היא לא תיסדק. תכונות תרמיות מצוינות אלו הופכות את זכוכית קוורץ לבלתי ניתנת להחלפה בטמפרטורה גבוהה ובסביבות עבודה קיצוניות.
ניתן להשתמש בזכוכית קוורץ בטוהר גבוה בייצור שבבים בתעשיית המוליכים למחצה, חומרי עזר לייצור סיבים אופטיים, חלונות תצפית לתנורים תעשייתיים בטמפרטורה גבוהה, מקורות אור חשמליים בעלי הספק גבוה, ומשטח מעבורת החלל כשכבת בידוד תרמי מקדם ההתפשטות התרמית הנמוך ביותר מאפשר גם שימוש בזכוכית קוורץ במכשירים מדויקים וחומרי עדשות עבור טלסקופים אסטרונומיים גדולים.
תכונות כימיות
לזכוכית קוורץ יציבות כימית טובה מאוד. שלא כמו זכוכית מסחרית אחרת, זכוכית קוורץ יציבה מבחינה כימית למים, לכן ניתן להשתמש בה במזקקי מים הדורשים ניקיון מים גבוה מאוד. לזכוכית קוורץ עמידות מצוינת לחומצות ולמלחים, לכן ניתן להשתמש בה במזקקי מים הדורשים ניקיון מים גבוה מאוד. לזכוכית קוורץ עמידות מצוינת לחומצות ולמלחים, למעט חומצה הידרופלואורית, חומצה זרחתית ותמיסות מלח בסיסיות, היא אינה מגיבה עם רוב החומצות ותמיסות המלח. בהשוואה לתמיסות חומצה ומלח, לזכוכית קוורץ יש עמידות בסיסית ירודה והיא מגיבה עם תמיסות אלקליות בטמפרטורות גבוהות. בנוסף, זכוכית קוורץ ורוב התחמוצות, מתכות, לא מתכות וגזים אינם מגיבים בטמפרטורות רגילות. הטוהר הגבוה במיוחד והיציבות הכימית הטובה הופכים את זכוכית הקוורץ למתאימה לשימוש בסביבות עם תנאי ייצור גבוהים בייצור מוליכים למחצה.
נכסים אחרים
חדירות: המבנה של זכוכית קוורץ רגוע מאוד, וגם בטמפרטורות גבוהות הוא מאפשר ליונים של גזים מסוימים להתפזר דרך הרשת. הדיפוזיה של יוני נתרן היא המהירה ביותר. ביצועים אלה של זכוכית קוורץ חשובים במיוחד למשתמשים, למשל, כאשר זכוכית קוורץ משמשת כמיכל בטמפרטורה גבוהה או צינור דיפוזיה בתעשיית המוליכים למחצה, בשל הטוהר הגבוה של החומר המוליך למחצה, החומר העמיד במגע עם קוורץ זכוכית כבטנת תנור חייבת להיות מעובדת מראש על ידי טמפרטורה גבוהה וניקוי, הסרת זיהומים אלקליים של אשלגן ונתרן, ולאחר מכן ניתן להכניסה לזכוכית קוורץ לשימוש.
יישום של זכוכית קוורץ
כחומר חשוב, זכוכית קוורץ נמצאת בשימוש נרחב בתקשורת אופטית, תעופה וחלל, מקור אור חשמלי, מוליכים למחצה, טכנולוגיה חדשה אופטית.
1. תחום תקשורת אופטית: זכוכית קוורץ היא חומר עזר לייצור מוטות טרומיים של סיבים אופטיים ושרטוט סיבים אופטיים, המשרתת בעיקר את שוק הקישוריות בין תחנות הבסיס, והגעתו של עידן ה-5G הביאה לביקוש עצום בשוק לסיבים אופטיים.
2. היבט אור חדש: מנורת כספית בלחץ גבוה, מנורת קסנון, מנורת יודיד טונגסטן, מנורת יודי תליום, מנורת אינפרא אדום ומנורה קוטל חיידקים.
3. היבט מוליכים למחצה: זכוכית קוורץ היא חומר הכרחי בתהליך הייצור של חומרים ומכשירים מוליכים למחצה, כגון גרמניום גדל, כור היתוך של סיליקון יחיד קריסטל, צינור ליבת תנור וצנצנת פעמון... וכו'.
4. בתחום הטכנולוגיה החדשה: עם ביצועים מצוינים של קול, אור וחשמל, קו השהייה אולטראסוני במכ"ם, מציאת כיוון אינפרא אדום, פריזמה, עדשת צילום אינפרא אדום, תקשורת, ספקטרוגרף, ספקטרופוטומטר, חלון מחזיר אור של טלסקופ אסטרונומי גדול , חלון תפעול בטמפרטורה גבוהה, כורים, מתקנים רדיואקטיביים; רקטות, חרוט אף של טילים, חרירים ורדום, חלקי בידוד רדיו ללוויינים מלאכותיים; תרמואיזון, מכשיר ספיחה ואקום, יציקה מדויקת... וכו'.
זכוכית קוורץ משמשת גם בתעשייה כימית, מתכות, חשמל, מחקר מדעי והיבטים אחרים. בתעשייה הכימית, יכול לעשות שריפת גז עמיד לחומצה בטמפרטורה גבוהה, התקני קירור ואוורור; מכשיר אחסון; הכנת מים מזוקקים, חומצה הידרוכלורית, חומצה חנקתית, חומצה גופרתית וכו ', וניסויים פיסיקליים וכימיים אחרים.בפעולה בטמפרטורה גבוהה, זה יכול לשמש כצינור ליבת תנור חשמלי וכרדיאטור בעירה גז. באופטיקה, זכוכית קוורץ וצמר זכוכית קוורץ יכולים לשמש חרירי רקטות, מגן חום של חלליות וחלון תצפית, במילה אחת, עם התפתחות המדע והטכנולוגיה המודרנית, נעשה שימוש נרחב יותר בזכוכית קוורץ בתחומים שונים.
אזורי יישום של זכוכית קוורץ
עם תכונות פיסיקליות וכימיות מצוינות, זכוכית קוורץ נמצאת בשימוש נרחב בטמפרטורה גבוהה, נקייה, עמידות בפני קורוזיה, העברת אור, סינון וסביבת תהליך ייצור היי-טק ספציפי אחר, היא חומר חשוב הכרחי בתחומי מוליכים למחצה, תעופה וחלל, תקשורת אופטית.
שדה מוליכים למחצה
מוצרי זכוכית קוורץ מוליכים למחצה מהווים 68% משוק מוצרי זכוכית הקוורץ, ותחום המוליכים למחצה הוא תחום היישום הגדול ביותר בשוק זכוכית הקוורץ במורד הזרם. חומרים ומוצרים מזכוכית קוורץ נמצאים בשימוש נרחב בתהליך ייצור שבבי מוליכים למחצה, והם נדרשים לשאת התקנים וחומרים מתכלים לחללים עבור תהליכי חריטה, דיפוזיה, חמצון מוליכים למחצה.
תחום תקשורת אופטית
מוטות קוורץ הם חומר הגלם העיקרי לייצור סיבים אופטיים. יותר מ-95% ממוטות הסיבים המוכנים מחולקים לזכוכית קוורץ בטוהר גבוה, והרבה חומרי זכוכית קוורץ נצרכים בתהליך הייצור של ייצור סרגלי סיבים ושרטוט תיל, כגון מוטות אחיזה וכוסות קוורץ.
אופטיקה הוגשה
חומר זכוכית קוורץ סינתטי משמש כעדשה, פריזמה, תצוגת TFT-LCD HD וחומר מצע למסיכת אור IC בתחום האופטי המתקדם.
מוצרי זכוכית קוורץ הם חומרים מתכלים וחומרי גלם מרכזיים בתחומים שונים, המגבילים את ייצור המוצרים בתעשייה במורד הזרם, ואין כיום מוצר חלופי, ולכן הביקוש לזכוכית קוורץ הוא ארוך טווח. בתעשיות במורד הזרם, במיוחד הפיתוח המואץ של תעשיות מוליכים למחצה ופוטו-וולטאיות, השגשוג של תעשיית זכוכית הקוורץ ימשיך לגדול.
| קוורץ התמזג להבה | קוורץ מותך חשמלי | קוורץ אטום | קוורץ סינטטי | ||
| תכונות מכאניות | צפיפות (g/cm)3) | 2.2 | 2.2 | 1.95-2.15 | 2.2 |
| המודולוס של יאנג(ממוצע ציונים) | 74 | 74 | 74 | 74 | |
| מקדם פואסון | 0.17 | 0.17 | 0.17 | ||
| כיפוף St reng th(MPa) | 65-95 | 65-95 | 42-68 | 65-95 | |
| חוזק לחיצה(MPa) | 1100 | 1100 | 1100 | ||
| מתיחה St reng th(MPa) | 50 | 50 | 50 | ||
| Torsional St תמיד ה(MPa) | 30 | 30 | 30 | ||
| Mohs קשיות(MPa) | 6-7 | 6-7 | 6-7 | ||
| קוטר בועות(אחר הצהריים) | 100 | ||||
| תכונות חשמליות | קבוע דיאלקטרי (10GHz) | 3.74 | 3.74 | 3.74 | 3.74 |
| פקטור הפסד (10GHz) | 0.0002 | 0.0002 | 0.0002 | 0.0002 | |
| Dielec trie St reng th(V/m) | 3.7X107 | 3.7X107 | 3.7X107 | 3.7X107 | |
| התנגדות （20°C）（Q・ס"מ) | >1X1016 | >1X1016 | >1X1016 | >1X1016 | |
| התנגדות（1000℃）（Q •cm） | >1X106 | >1X106 | >1X106 | >1X106 | |
| מאפיינים תרמיים | נקודת ריכוך (C) | 1670 | 1710 | 1670 | 1600 |
| נקודת חישול (C) | 1150 | 1215 | 1150 | 1100 | |
| נקודת הגשם בסנט(ג) | 1070 | 1150 | 1070 | 1000 | |
| מוליכות תרמית(W/M・ק) | 1.38 | 1.38 | 1.24 | 1.38 | |
| חום ספציפי (20℃) (J/KG・K） | 749 | 749 | 749 | 790 | |
| מקדם הרחבה (X10-7/K） | א:25ג~200ג6.4 | א:25ג~100ג5.7 | א:25ג~200ג6.4 | א:25ג~200ג6.4 | |