додому
Матеріали
Кварцове скло, розплавлене різними видами чистого природного кварцу
Особливість конструкції кварцового скла
Чисте кварцове скло складається з одного компонента кремнезему (SiO₂), а зв’язки Si-O в кварцовому склі розташовані в ближньому впорядкованому та далекому невпорядкованому стані. Завдяки сильній і стабільній енергії зв’язку Si- O bond, кварцове скло має високу температуру розм’якшення, чудове спектральне пропускання, дуже низький коефіцієнт теплового розширення та провідності, дуже високу хімічну стабільність, радіаційну стійкість і тривалий термін служби в екстремальних умовах.
Оптичні властивості
Кварцове скло має низку чудових оптичних властивостей. У порівнянні зі звичайним склом, кварцове скло високої чистоти має хорошу пропускну здатність у надзвичайно широкому спектрі від дальнього ультрафіолетового (160 нм) до дальнього інфрачервоного (5 мкм), чого немає у загальному оптичному склі. Відмінний спектральний коефіцієнт пропускання та оптична однорідність роблять кварцове скло широко використовуваним у напівпровідниковій літографії та точних оптичних пристроях. Крім того, кварцове скло має гарну радіаційну стійкість, кварцове скло з радіаційною стійкістю широко використовується як віконний матеріал для космічних кораблів, захисні кришки для ключові компоненти космічної лабораторії.
Механічна властивість
Кварцове скло схоже на звичайне скло, воно є крихким і твердим матеріалом. Як і у звичайного скла, на параметри міцності кварцового скла впливає багато факторів. У тому числі стан поверхні, геометрія та метод випробування. Міцність на стиск прозорого кварцового скла зазвичай становить 490 ~ 1960 МПа, міцність на розрив — 50 ~ 70 МПа, міцність на вигин — 66 ~ 108 МПа, а міцність на кручення — близько 30 МПа.
Електричні властивості
Кварцове скло є відмінним електроізоляційним матеріалом. Порівняно зі звичайним склом кварцове скло має вищий питомий опір, а питомий опір кварцового скла за кімнатної температури становить 1,8 × 1019 Ом∙см. Крім того, кварцове скло має вищу напругу пробою (приблизно в 20 разів, ніж звичайне скло) і менші діелектричні втрати. Питомий опір кварцового скла дещо зменшувався з підвищенням температури, а питомий опір непрозорого кварцового скла був нижчим, ніж питомий опір кварцового скла. прозоре кварцове скло.
Теплові властивості
Оскільки кварцове скло є майже всім сильним зв'язком Si-O, його температура розм'якшення дуже висока, а довгострокова робоча температура може досягати 1000 ℃. Крім того, коефіцієнт теплового розширення кварцового скла є найнижчим серед звичайного промислового скла. , а його коефіцієнт лінійного розширення може досягати 5×10-7/℃. Спеціально оброблене кварцове скло може навіть досягти нульового розширення. Кварцове скло також має дуже хорошу стійкість до термічного удару, навіть якщо воно неодноразово відчуває велику різницю температур протягом короткого періоду часу, воно не трісне. Ці чудові термічні властивості роблять кварцове скло незамінним при високій температурі та екстремальних робочих середовищах.
Кварцове скло високої чистоти може використовуватися у виробництві мікросхем у напівпровідниковій промисловості, допоміжних матеріалах для виробництва оптичних волокон, оглядових вікон для промислових високотемпературних печей, потужних джерел електричного світла та поверхні космічного човника як теплоізоляційного шару. .Надзвичайно низький коефіцієнт теплового розширення також дозволяє використовувати кварцове скло в точних приладах і матеріалах для лінз для великих астрономічних телескопів.
Хімічні властивості
Кварцове скло має дуже хорошу хімічну стабільність. На відміну від іншого комерційного скла, кварцове скло хімічно стійке до води, тому його можна використовувати в дистиляторах, які потребують дуже високої чистоти води. Кварцове скло має відмінну стійкість до кислот і солей, тому його можна використовувати в дистиляторах, які вимагають дуже високої чистоти води. Кварцове скло має чудову стійкість до дії кислот і солей. За винятком фтористоводневої кислоти, фосфорної кислоти та основних сольових розчинів, воно не реагує з більшістю кислот і сольових розчинів. Порівняно з розчинами кислот і солей кварцове скло має низьку стійкість до лугів і реагує з розчинами лугів при високих температурах. Крім того, кварцове скло та більшість оксидів, металів, неметалів і газів не реагують за нормальних температур. Надзвичайно висока чистота та хороша хімічна стабільність роблять кварцове скло придатним для використання в середовищах із високими умовами виробництва у виробництві напівпровідників.
Інші властивості
Проникність: структура кварцового скла дуже розслаблена, і навіть за високих температур вона дозволяє іонам певних газів дифундувати через мережу. Дифузія іонів натрію є найшвидшою. Ця характеристика кварцового скла особливо важлива для користувачів, наприклад, коли кварцове скло використовується як високотемпературний контейнер або дифузійна трубка в напівпровідниковій промисловості, завдяки високій чистоті напівпровідникового матеріалу, вогнетривкого матеріалу, що контактує з кварцом. скло як футерівка печі має бути попередньо оброблено високою температурою та очищенням, видаляючи лужні домішки калію та натрію, а потім може бути поміщено в кварцове скло для використання.
Застосування кварцового скла
Як важливий матеріал кварцове скло широко використовується в оптичному зв’язку, аерокосмічній промисловості, електричних джерелах світла, напівпровідниках, нових оптичних технологіях.
1. Сфера оптичного зв’язку: кварцове скло є допоміжним матеріалом для виробництва збірних стрижнів оптичного волокна та оптичного волокна, головним чином обслуговуючи ринок з’єднання базових станцій, а настання ери 5G принесло величезний ринковий попит на оптичне волокно.
2. Новий аспект світла: ртутна лампа високого тиску, ксенонова лампа, лампа йодиду вольфраму, лампа йодиду талію, інфрачервона лампа та бактерицидна лампа.
3. Напівпровідниковий аспект: кварцове скло є незамінним матеріалом у процесі виробництва напівпровідникових матеріалів і пристроїв, таких як вирощений германій, тигель із монокристалів кремнію, трубка з серцевиною печі та дзвоник... тощо.
4. У сфері нових технологій: з чудовими характеристиками звуку, світла та електрики, ультразвукова лінія затримки на радарі, інфрачервоне пеленгування, призма, об’єктив інфрачервоної фотографії, зв’язок, спектрограф, спектрофотометр, відбиваюче вікно великого астрономічного телескопа. , високотемпературне вікно роботи, Реактори, радіоактивні установки; Ракети, носовий конус ракет, сопла та обтічники, радіоізоляційні частини штучних супутників; термобаланс, пристрій для вакуумної адсорбції, точне лиття... тощо.
Кварцове скло також використовується в хімічній промисловості, металургії, електротехніці, наукових дослідженнях та інших аспектах. У хімічній промисловості можна використовувати високотемпературне спалювання кислотостійких газів, пристрої охолодження та вентиляції; запам'ятовуючий пристрій; Підготовка дистильованої води, соляної кислоти, азотної кислоти, сірчаної кислоти тощо, а також інші фізичні та хімічні експерименти. У високотемпературній роботі його можна використовувати як трубку сердечника електричної печі та радіатор спалювання газу. В оптиці кварцове скло та кварцову скловату можна використовувати як ракетні сопла, тепловий щит і оглядове вікно космічного корабля, одним словом, з розвитком сучасної науки та техніки кварцове скло все ширше використовується в різних областях.
Сфери застосування кварцового скла
Маючи чудові фізичні та хімічні властивості, кварцове скло широко використовується у високотемпературному, чистому, корозійно-стійкомому, світлопропускному, фільтруючому середовищі та інших специфічних високотехнологічних продуктах, що є незамінним важливим матеріалом у напівпровідниковій, аерокосмічній та оптичній сферах зв’язку.
Напівпровідникове поле
Вироби з напівпровідникового кварцового скла становлять 68% ринку виробів з кварцового скла, а галузь напівпровідників є найбільшою сферою застосування на ринку кварцового скла. Матеріали та вироби з кварцового скла широко використовуються в процесі виробництва напівпровідникових чіпів і необхідні для пристроїв і витратних матеріалів для порожнини для процесів травлення, дифузії та окислення напівпровідників.
Оптичне поле зв'язку
Основною сировиною для виробництва оптичних волокон є кварцові стрижні. Понад 95% готових волокнистих брусків поділяються на кварцове скло високої чистоти, і багато матеріалів із кварцового скла використовуються в процесі виробництва волокнистих брусків і волочіння дроту, наприклад утримуючі стрижні та кварцові чашки.
Оптика подана
Синтетичне кварцове скло використовується як лінза, призма, TFT-LCD HD-дисплей і матеріал підкладки світлової маски IC у оптичному полі високого класу.
Вироби з кварцового скла є ключовими витратними матеріалами та сировиною в різних галузях, що обмежує виробництво продуктів у переробній галузі, і наразі немає альтернативного продукту, тому попит на кварцове скло є довгостроковим. У наступних галузях, особливо прискорений розвиток напівпровідникової та фотоелектричної промисловості, процвітання промисловості кварцового скла продовжуватиме зростати.
| Плавлений кварц | Електричний плавлений кварц | Непрозорий кварц | Синтетичний кварц | ||
| Механічні властивості | Щільність (г/см3) | 2.2 | 2.2 | 1,95-2,15 | 2.2 |
| Модуль Юнга（Gpa） | 74 | 74 | 74 | 74 | |
| Коефіцієнт Пуассона | 0,17 | 0,17 | 0,17 | ||
| Згинання St reng th(МПа) | 65-95 | 65-95 | 42-68 | 65-95 | |
| Стиск St reng th(МПа) | 1100 | 1100 | 1100 | ||
| Розтягнення St reng th(МПа) | 50 | 50 | 50 | ||
| Торсіонний St завжди th(МПа) | 30 | 30 | 30 | ||
| Твердість за Моосом(МПа) | 6-7 | 6-7 | 6-7 | ||
| Діаметр бульбашки(вечора) | 100 | ||||
| Електричні властивості | Діелектрична проникність (10 ГГц) | 3.74 | 3.74 | 3.74 | 3.74 |
| Коефіцієнт втрат (10 ГГц) | 0,0002 | 0,0002 | 0,0002 | 0,0002 | |
| Dielec trie St reng th(В/м) | 3,7X107 | 3,7X107 | 3,7X107 | 3,7X107 | |
| Питомий опір（20°C）（Q・см) | >1X1016 | >1X1016 | >1X1016 | >1X1016 | |
| Питомий опір (1000 ℃) (Q • см) | >1X106 | >1X106 | >1X106 | >1X106 | |
| Теплові властивості | Точка розм'якшення（C） | 1670 рік | 1710 рік | 1670 рік | 1600 |
| Точка відпалу（C） | 1150 | 1215 | 1150 | 1100 | |
| St Rain Point(C) | 1070 | 1150 | 1070 | 1000 | |
| Теплопровідність(Ж/М・К) | 1.38 | 1.38 | 1.24 | 1.38 | |
| Питома теплоємність（20℃）（Дж/кг・К) | 749 | 749 | 749 | 790 | |
| Коефіцієнт розширення (X10-7/K) | a:25C~200C6.4 | a:25C~100C5.7 | a:25C~200C6.4 | a:25C~200C6.4 | |