Domov
Materiály
Kremenné sklo tavené s rôznymi druhmi čistého prírodného kremeňa
Konštrukčný prvok kremenného skla
Čisté kremenné sklo sa skladá z jedinej zložky oxidu kremičitého (SiO₂) a väzby Si-O v kremennom skle sú usporiadané v usporiadanom krátkom dosahu a neusporiadanom stave na dlhé vzdialenosti. Vďaka silnej a stabilnej väzbovej energii Si- O väzba, kremenné sklo má vysokú teplotu mäknutia, vynikajúcu spektrálnu priepustnosť, veľmi nízky koeficient tepelnej rozťažnosti a vodivosti, veľmi vysokú chemickú stabilitu, odolnosť voči žiareniu a dlhú životnosť v extrémnych podmienkach.
Optická vlastnosť
Kremenné sklo má celý rad vynikajúcich optických vlastností. V porovnaní s obyčajným sklom má vysoko čisté kremenné sklo dobrú priepustnosť v extrémne širokom spektre od ďalekého ultrafialového (160 nm) po ďaleké infračervené (5 μm), čo nie je dostupné vo všeobecnom optickom skle. Vďaka vynikajúcej spektrálnej priepustnosti a optickej jednotnosti je kremenné sklo široko používané v polovodičovej litografii a presných optických zariadeniach. Okrem toho má kremenné sklo dobrú odolnosť voči žiareniu, kremenné sklo odolné voči žiareniu sa široko používa ako okenný materiál pre kozmické lode, ochranné kryty pre kľúčové komponenty vesmírneho laboratória.
Mechanická vlastnosť
Kremenné sklá sú na tom podobne ako obyčajné sklá, ide o krehký a tvrdý materiál. rovnako ako pri bežnom skle, aj pevnostné parametre kremenného skla sú ovplyvnené mnohými faktormi. Vrátane stavu povrchu, geometrie a skúšobnej metódy. Pevnosť v tlaku priehľadného kremenného skla je vo všeobecnosti 490 ~ 1960 MPa, pevnosť v ťahu je 50 ~ 70 MPa, pevnosť v ohybe je 66 ~ 108 MPa a pevnosť v krute je asi 30 MPa.
Elektrické vlastnosti
Kremenné sklo je vynikajúci elektroizolačný materiál. V porovnaní s obyčajným sklom má kremenné sklo vyšší odpor a odpor kremenného skla pri izbovej teplote je až 1,8 × 1019Ω∙cm. Okrem toho má kremenné sklo vyššie prierazné napätie (asi 20-krát väčšie ako obyčajné sklo) a nižšiu dielektrickú stratu. Odpor kremenného skla mierne klesol so zvýšením teploty a odpor nepriehľadného kremenného skla bol nižší ako odpor u kremenného skla. priehľadné kremenné sklo.
Tepelná vlastnosť
Pretože kremenné sklo má takmer všetko silné Si-O spojivo, jeho teplota mäknutia je veľmi vysoká a dlhodobá pracovná teplota môže dosiahnuť 1000 ℃. Okrem toho je koeficient tepelnej rozťažnosti kremenného skla najnižší spomedzi bežných priemyselných skiel. a jeho koeficient lineárnej expanzie môže dosiahnuť 5 × 10-7 / ℃. Špeciálne upravené kremenné sklo môže dokonca dosiahnuť nulovú expanziu. Kremenné sklo má tiež veľmi dobrú odolnosť proti tepelným šokom, aj keď opakovane zažíva veľký teplotný rozdiel v krátkom čase, nepraská. Vďaka týmto vynikajúcim tepelným vlastnostiam je kremenné sklo nenahraditeľné vo vysokých teplotách a extrémnych pracovných prostrediach.
Vysoko čisté kremenné sklo sa môže použiť pri výrobe čipov v polovodičovom priemysle, pomocné materiály na výrobu optických vlákien, pozorovacie okná pre priemyselné vysokoteplotné pece, vysokovýkonné elektrické svetelné zdroje a povrch raketoplánu ako tepelne izolačná vrstva .Extrémne nízky koeficient tepelnej rozťažnosti tiež umožňuje použitie kremenného skla v presných prístrojoch a materiáloch šošoviek pre veľké astronomické teleskopy.
Chemické vlastnosti
Kremenné sklo má veľmi dobrú chemickú stabilitu. Na rozdiel od iného komerčného skla je kremenné sklo chemicky stabilné voči vode, preto ho možno použiť v destilátoroch vody, ktoré vyžadujú veľmi vysokú čistotu vody. Kremenné sklo má vynikajúcu odolnosť voči kyselinám a soliam, preto ho možno použiť v destilátoroch vody, ktoré vyžadujú veľmi vysokú čistotu vody. Kremenné sklo má vynikajúcu odolnosť voči kyselinám a soliam, okrem kyseliny fluorovodíkovej, kyseliny fosforečnej a zásaditých soľných roztokov nereaguje s väčšinou kyselín a roztokov solí. V porovnaní s roztokmi kyselín a solí má kremenné sklo slabú alkalickú odolnosť a reaguje s alkalickými roztokmi pri vysokých teplotách. Okrem toho kremenné sklo a väčšina oxidov, kovy, nekovy a plyny pri normálnych teplotách nereagujú. Vďaka extrémne vysokej čistote a dobrej chemickej stabilite je kremenné sklo vhodné na použitie v prostrediach s vysokými výrobnými podmienkami pri výrobe polovodičov.
Iné vlastnosti
Priepustnosť: Štruktúra kremenného skla je veľmi uvoľnená a aj pri vysokých teplotách umožňuje iónom určitých plynov difundovať cez sieť. Difúzia sodíkových iónov je najrýchlejšia. Tento výkon kremenného skla je obzvlášť dôležitý pre používateľov, napríklad keď sa kremenné sklo používa ako vysokoteplotná nádoba alebo difúzna trubica v polovodičovom priemysle, kvôli vysokej čistote polovodičového materiálu, žiaruvzdorného materiálu v kontakte s kremeňom sklo ako výstelka pece musí byť vopred spracované vysokou teplotou a čistením, odstránením alkalických nečistôt draslíka a sodíka, a potom môže byť vložené do kremenného skla na použitie.
Aplikácia kremenného skla
Ako dôležitý materiál sa kremenné sklo široko používa v optickej komunikácii, letectve, elektrickom svetelnom zdroji, polovodičoch, nových optických technológiách.
1. Optické komunikačné pole: kremenné sklo je pomocný materiál na výrobu prefabrikovaných tyčí z optických vlákien a ťahanie optických vlákien, ktoré slúžia hlavne na trhu prepojenia základňových staníc a príchod éry 5G priniesol obrovský dopyt na trhu po optickom vlákne.
2. Nový svetelný aspekt: vysokotlaková ortuťová výbojka, xenónová výbojka, wolfrámová výbojka, jodidová výbojka tália, infračervená výbojka a germicídna výbojka.
3. Polovodičový aspekt: Kremenné sklo je nepostrádateľným materiálom vo výrobnom procese polovodičových materiálov a zariadení, ako je Grown germánium, téglik z kremíkového monokryštálu, jadro pece a zvonová nádoba... atď.
4. V oblasti novej technológie: s vynikajúcim výkonom zvuku, svetla a elektriny, ultrazvuková oneskorovacia linka na radare, infračervené sledovanie smeru, hranol, šošovka infračervenej fotografie, komunikácia, spektrograf, spektrofotometer, odrazové okno veľkého astronomického ďalekohľadu , vysokoteplotné prevádzkové okno, Reaktory, rádioaktívne zariadenia; Rakety, Nosový kužeľ striel, trysky a kryty, Rádioizolačné časti pre umelé satelity; termováha, vákuové adsorpčné zariadenie, presné liatie...atď.
Kremenné sklo sa používa aj v chemickom priemysle, metalurgii, elektrotechnike, vedeckom výskume a ďalších aspektoch. V chemickom priemysle dokáže spaľovanie plynu odolné voči vysokej teplote, chladiace a ventilačné zariadenia; Úložné zariadenie; Príprava destilovanej vody, kyseliny chlorovodíkovej, kyseliny dusičnej, kyseliny sírovej atď. a ďalšie fyzikálne a chemické experimenty. Pri vysokoteplotnej prevádzke sa môže použiť ako jadrová rúra elektrickej pece a radiátor spaľovania plynu. V optike sa kremenné sklo a kremenná sklenená vata môžu používať ako raketové dýzy, tepelný štít kozmickej lode a pozorovacie okno, jedným slovom, s rozvojom modernej vedy a technológie, kremenné sklo sa čoraz viac používa v rôznych oblastiach.
Oblasti použitia kremenného skla
S vynikajúcimi fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami sa kremenné sklo široko používa pri vysokej teplote, čistote, odolnosti proti korózii, priepustnosti svetla, filtrovaní a inom špecifickom prostredí procesov výroby high-tech produktov, je nepostrádateľným dôležitým materiálom v oblasti polovodičov, letectva a optickej komunikácie.
Polovodičové pole
Výrobky z polovodičového kremenného skla predstavujú 68 % trhu s výrobkami z kremenného skla a oblasť polovodičov je najväčšou aplikačnou oblasťou na nadväzujúcom trhu s kremenným sklom. Materiály a produkty z kremenného skla sa široko používajú v procese výroby polovodičových čipov a sú potrebné na prepravu zariadení a spotrebného materiálu pre dutiny pre polovodičové leptanie, difúziu a oxidáciu.
Optické komunikačné pole
Kremenné tyčinky sú hlavnou surovinou na výrobu optických vlákien. Viac ako 95% prefabrikovaných vláknitých tyčí je rozdelených na vysoko čisté kremenné sklo a veľa materiálov z kremenného skla sa spotrebuje vo výrobnom procese výroby vláknitých tyčí a ťahania drôtov, ako sú prídržné tyče a kremenné poháre.
Optika podaná
Materiál zo syntetického kremenného skla sa používa ako šošovka, hranol, TFT-LCD HD displej a substrátový materiál svetelnej masky IC v špičkovom optickom poli.
Výrobky z kremenného skla sú kľúčovými spotrebnými materiálmi a surovinami v rôznych oblastiach, ktoré obmedzujú výrobu produktov v nadväzujúcom priemysle a v súčasnosti neexistuje alternatívny produkt, takže dopyt po kremennom skle je dlhodobý. V nadväzujúcich odvetviach, najmä v zrýchlenom rozvoji polovodičového a fotovoltaického priemyslu, bude prosperita priemyslu kremenného skla naďalej rásť.
| Kremeň tavený plameňom | Elektrický tavený kremeň | Nepriehľadný kremeň | Syntetický kremeň | ||
| Mechanické vlastnosti | Hustota (g/cm).3) | 2.2 | 2.2 | 1,95-2,15 | 2.2 |
| Youngov modul(Gpa) | 74 | 74 | 74 | 74 | |
| Poissonov pomer | 0,17 | 0,17 | 0,17 | ||
| Ohýbanie St reng tl(MPa) | 65-95 | 65-95 | 42-68 | 65-95 | |
| Tlaková sila(MPa) | 1100 | 1100 | 1100 | ||
| Ťahová St reng tl(MPa) | 50 | 50 | 50 | ||
| Torzná St vždy tl(MPa) | 30 | 30 | 30 | ||
| Tvrdosť podľa Mohsa(MPa) | 6-7 | 6-7 | 6-7 | ||
| Priemer bubliny(popoludnie) | 100 | ||||
| Elektrické vlastnosti | Dielektrická konštanta (10 GHz) | 3,74 | 3,74 | 3,74 | 3,74 |
| Stratový faktor (10 GHz) | 0,0002 | 0,0002 | 0,0002 | 0,0002 | |
| Dielec trie St reng tl(V/m) | 3,7 x 107 | 3,7 x 107 | 3,7 x 107 | 3,7 x 107 | |
| Odolnosť (20°C) (Q·cm) | >1X1016 | >1X1016 | >1X1016 | >1X1016 | |
| Odpor（1000℃））(Q •cm）) | >1X106 | >1X106 | >1X106 | >1X106 | |
| Tepelné vlastnosti | Bod mäknutia（C） | 1670 | 1710 | 1670 | 1600 |
| Žíhací bod (C) | 1150 | 1215 | 1150 | 1100 | |
| St rain Point(C) | 1070 | 1150 | 1070 | 1000 | |
| Tepelná vodivosť(W/M·K) | 1.38 | 1.38 | 1.24 | 1.38 | |
| Špecifické teplo（20℃））(J/KG·K) | 749 | 749 | 749 | 790 | |
| Koeficient rozšírenia (X10-7/K) | a:25C~200C6.4 | a:25C~100C5.7 | a:25C~200C6.4 | a:25C~200C6.4 | |