Během jedné minuty pochopíte křemenné sklo!
Křemenné sklo je speciální průmyslové technické sklo složené z jediné složky oxidu křemičitého. Má řadu vynikajících vlastností, které běžné sklo nemá obdoby. Je chválen jako “Král skla” odborníky v oblasti nových materiálů.
Je důležitým základním materiálem pro národní strategická vznikající průmyslová odvětví, jako je moderní informační průmysl, optika, fotovoltaika, polovodiče, a pole národní obrany, jako je letectví a kosmonautika.
1. Strukturální charakteristiky křemenného skla
Čisté křemenné sklo se skládá z jediné složky oxidu křemičitého (Si02). Si-O vazby jsou uspořádány v pořadí krátkého dosahu a neuspořádanosti na dlouhé vzdálenosti. Protože vazebná energie Si-O vazeb je silná a relativně stabilní.
Proto, má vlastnosti vysoké teploty měknutí, vynikající spektrální propustnost, extrémně nízký koeficient tepelné roztažnosti a elektrická vodivost, extrémně vysoká chemická stabilita, odolnost proti záření a dlouhá životnost v extrémních podmínkách.
2. Vlastnosti Křemenné sklo
(1) Optické vlastnosti
Křemenné sklo má řadu vynikajících optických vlastností. Ve srovnání s běžným sklem, vysoce čisté křemenné sklo má dobrou propustnost ve velmi širokém spektru od vzdáleného ultrafialového záření (160nm) do vzdáleného infračerveného záření (5um), který není dostupný v obecném optickém skle. Vynikající spektrální propustnost a optická jednotnost činí křemenné sklo široce používané v polovodičové litografii a přesných optických zařízeních.
Dále, má dobrou radiační odolnost, a křemenné sklo odolné vůči záření bylo široce používáno jako okenní materiál “Shenzhou” série kosmických lodí, a ochranný kryt klíčových součástí “Tiangong” řada vesmírných laboratoří.
(2) Mechanické vlastnosti
Křemenné sklo je podobný běžnému sklu a je to křehký a tvrdý materiál. Jako obyčejné sklo, pevnostní parametry ovlivňuje mnoho faktorů, včetně stavu povrchu, geometrie, a testovací metody.
Pevnost v tlaku průhledného křemenného skla je obecně 490 ~ 1960 MPa, pevnost v tahu je 50~70MPa, pevnost v ohybu je 66~108MPa, a pevnost v krutu je asi 30 MPa.
(3) Elektrické vlastnosti
Křemenné sklo je vynikající elektroizolační materiál. Ve srovnání s běžným sklem, má vyšší odpor, a měrný odpor křemenného skla při pokojové teplotě je až 1,8×1019Ω∙cm. Dále, má vyšší průrazné napětí (V příštích pěti letech 20 krát větší než běžné sklo) a nižší dielektrické ztráty.
S rostoucí teplotou odpor mírně klesá, a měrný odpor neprůhledného křemenného skla je nižší než u průhledného křemenného skla.
(4) Tepelné vlastnosti
Protože téměř celý vnitřek křemenného skla je silnou vazbou Si-O, jeho teplota měknutí je velmi vysoká, a dlouhodobá pracovní teplota může dosáhnout 1000 °C. Dále, koeficient tepelné roztažnosti je nejnižší mezi běžnými průmyslovými skly, a jeho koeficient lineární expanze může dosáhnout 5×10-7/℃, a speciálně upravené křemenné sklo může dokonce dosáhnout nulové roztažnosti.
Má také velmi dobrou odolnost proti tepelným šokům, i když je opakovaně v krátké době vystaven extrémním teplotním rozdílům, nebude to praskat. Tyto vynikající tepelné vlastnosti jej činí nenahraditelným pro ostatní skla ve vysokých teplotách a extrémních pracovních prostředích.
Vysoce čisté křemenné sklo lze použít při výrobě čipů v polovodičovém průmyslu, pomocné materiály pro výrobu optických vláken, pozorovací okna v průmyslových vysokoteplotních pecích, vysoce výkonné elektrické světelné zdroje, a jako tepelně izolační vrstva na povrchu raketoplánů. Extrémně nízký koeficient tepelné roztažnosti také umožňuje jeho použití v přesných přístrojích, čočkové materiály pro velké astronomické dalekohledy, atd.
(5) Chemické vlastnosti
Chemická stabilita je velmi dobrá. Na rozdíl od jiných komerčních brýlí, má extrémně vysokou chemickou stabilitu vůči vodě, takže může být použit ve vodních destilačních zařízeních, které vyžadují extrémně vysokou čistotu vody.
Má vynikající odolnost vůči kyselinám a solím, a nereaguje s většinou kyselin a roztoků solí kromě kyseliny fluorovodíkové, roztoky kyseliny fosforečné a alkalických solí. Ve srovnání s roztoky kyselin a solí, křemenné sklo má špatnou odolnost vůči alkáliím a bude reagovat s alkalickými roztoky při vysokých teplotách.
Dále, to a většina oxidů, kovy, nekovy a plyny za normálních teplot nereagují. Extrémně vysoká čistota a dobrá chemická stabilita umožňují použití křemenného skla při výrobě polovodičů a dalších prostředích, která vyžadují vysoké výrobní podmínky.
3. Křemenné sklo způsob přípravy
Způsoby přípravy lze rozdělit do dvou kategorií. První typ se získává tavením přírodního krystalu křemene nebo oxidu křemičitého jako suroviny, které se nazývá přírodní křemenné sklo. První typ metody lze rozdělit na elektrofúzní metodu, metoda plynového tavení, metoda plazmové fúze, atd. podle rozdílu zdroje tepla a procesu.
Druhý typ se syntetizuje chemickou reakcí sloučenin obsahujících křemík (včetně halogenidu křemíku, hydrid křemíku a organický křemík, atd.) jako suroviny, které se nazývá syntetické křemenné sklo.
Podle různých reakčních principů, druhý typ metod lze rozdělit na: plazmochemická depozice par (PCVD), depozice plamenné hydrolýzy (FHD), a metodou sol-gel.
4. Aplikace křemenného skla
Používá se především v elektrických světelných zdrojích, polovodiče, nové optické technologie, atd. Nové světelné zdroje: vysokotlaké rtuťové výbojky, xenonové výbojky s dlouhým obloukem, wolframové jódové lampy, thalium jodidové lampy, infračervené lampy a germicidní lampy, atd.
Polovodič: Je nepostradatelným materiálem ve výrobním procesu polovodičových materiálů a zařízení, jako jsou kelímky na pěstování germania, monokrystaly křemíku, lodní pece jádrové trubky a zvonové nádoby.
V oblasti nových technologií: využít jeho vynikajícího zvukového výkonu, světlo a elektřina k vytvoření ultrazvukových zpožďovacích linek na radaru, infračervené sledování a zjišťování směru, infračervenou fotografii, komunikace, spektrografy, a spektrofotometry, hranol, objektiv, odrazná okna pro velké astronomické dalekohledy, okna s vysokou teplotou, reaktory, radioaktivní zařízení; rakety, kužely nosu rakety, trysky a kryty; rádiové izolační díly pro umělé satelity, záření; tepelné bilance, vakuová adsorpční zařízení, přesné lití, atd.
Používá se také v: chemický průmysl, hutnictví, elektrotechnika, vědecký výzkum, atd.
V chemickém průmyslu: může být použit jako spalovací, chladicí a ventilační zařízení pro vysokoteplotní kyselinovzdorný plyn, odpařování kyselého roztoku, absorpce chlazení, úložné zařízení, příprava destilované vody, kyselina chlorovodíková, kyselina dusičná, kyselina sírová, atd. a další fyzikální a chemické experimentální zásoby.
Z hlediska vysokoteplotního provozu: lze použít optické sklo, z kelímku lze vyrobit fluorescenční těleso, trubka jádra elektrické pece, plynový spalovací radiátor,Z hlediska optiky: křemenné sklo a křemenná skelná vata mohou být použity jako raketové trysky, tepelné štíty kosmických lodí a pozorovací okna, atd.
Ve zkratce, s rozvojem moderní vědy a techniky, byl více používán v různých oblastech.
