Machen Sie Quarzglas in einer Minute verständlich!
Quarzglas ist ein spezielles technisches Industrieglas, das aus einer einzigen Komponente aus Siliziumdioxid besteht. Es hat eine Reihe hervorragender Eigenschaften, die von gewöhnlichem Glas nicht erreicht werden. Es wird als die gelobt “König des Glases” von Experten auf dem Gebiet der neuen Materialien.
Es ist ein wichtiges Grundmaterial für nationale strategische aufstrebende Industrien wie die moderne Informationsindustrie, Optik, Photovoltaik, Halbleiter, und nationale Verteidigungsbereiche wie Luft- und Raumfahrt.
1. Strukturmerkmale von Quarzglas
Reines Quarzglas besteht aus einer einzigen Komponente aus Siliziumdioxid (SiO2). Die Si-O-Bindungen sind in Nahordnung und Fernordnung angeordnet. Weil die Bindungsenergie von Si-O-Bindungen stark und relativ stabil ist.
daher, es hat die Eigenschaften einer hohen Erweichungstemperatur, ausgezeichnete spektrale Durchlässigkeit, extrem niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient und elektrische Leitfähigkeit, extrem hohe chemische Stabilität, Strahlenbeständigkeit und lange Lebensdauer unter extremen Bedingungen.
2. Eigentum von Quarzglas
(1) Optische Eigenschaften
Quarzglas hat eine Reihe hervorragender optischer Eigenschaften. Verglichen mit gewöhnlichem Glas, Hochreines Quarzglas hat eine gute Durchlässigkeit in einem sehr breiten Spektrum vom fernen Ultraviolett (160nm) bis ins ferne Infrarot (5μm), was im allgemeinen optischen Glas nicht verfügbar ist. Aufgrund seiner hervorragenden spektralen Durchlässigkeit und optischen Gleichmäßigkeit wird Quarzglas in der Halbleiterlithographie und in optischen Präzisionsgeräten weit verbreitet verwendet.
Zusätzlich, es hat eine gute Strahlungsbeständigkeit, und strahlungsbeständiges Quarzglas wurde weithin als Fenstermaterial verwendet “Shenzhou” Serie von Raumfahrzeugen, und die Schutzhülle der Schlüsselkomponenten des “Tiangong” Reihe von Weltraumlabors.
(2) Mechanische Eigenschaften
Quarzglas ähnelt gewöhnlichem Glas und ist ein sprödes und hartes Material. Wie gewöhnliches Glas, Die Festigkeitsparameter werden von vielen Faktoren beeinflusst, einschließlich Oberflächenzustand, Geometrie, und Prüfmethoden.
Die Druckfestigkeit von transparentem Quarzglas beträgt im Allgemeinen 490 bis 1960 MPa, Die Zugfestigkeit beträgt 50 ~ 70 MPa, Die Biegefestigkeit beträgt 66 ~ 108 MPa, und die Torsionsfestigkeit beträgt etwa 30 MPa.
(3) Elektrische Eigenschaften
Quarzglas ist ein hervorragendes elektrisches Isoliermaterial. Verglichen mit gewöhnlichem Glas, es hat einen höheren spezifischen Widerstand, und der spezifische Widerstand von Quarzglas bei Raumtemperatur ist so hoch wie 1,8 × 10 19 Ω∙cm. Zusätzlich, es hat eine höhere Durchbruchspannung (um 20 mal so viel wie normales Glas) und geringerer dielektrischer Verlust.
Der spezifische Widerstand nimmt mit steigender Temperatur leicht ab, und der spezifische Widerstand von opakem Quarzglas ist niedriger als der von transparentem Quarzglas.
(4) Thermische Eigenschaften
Da fast die gesamte Innenseite von Quarzglas eine starke Si-O-Bindung ist, seine Erweichungstemperatur ist sehr hoch, und die langfristige Arbeitstemperatur erreichen kann 1000 °C. Zusätzlich, der Wärmeausdehnungskoeffizient ist der niedrigste unter den gängigen Industriegläsern, und sein linearer Ausdehnungskoeffizient kann 5×10-7/℃ erreichen, und das speziell behandelte Quarzglas kann sogar eine Nullausdehnung erreichen.
Es hat auch eine sehr gute Temperaturwechselbeständigkeit, auch wenn es in kurzer Zeit immer wieder extremen Temperaturunterschieden ausgesetzt ist, es wird nicht knacken. Diese hervorragenden thermischen Eigenschaften machen es für andere Gläser in Hochtemperatur- und extremen Arbeitsumgebungen unersetzlich.
Hochreines Quarzglas kann bei der Chipherstellung in der Halbleiterindustrie eingesetzt werden, Hilfsstoffe für die Glasfaserherstellung, Sichtfenster in industriellen Hochtemperaturöfen, leistungsstarke elektrische Lichtquellen, und als Wärmedämmschicht auf der Oberfläche von Raumfähren. Der extrem niedrige Wärmeausdehnungskoeffizient ermöglicht auch den Einsatz in Präzisionsinstrumenten, Linsenmaterialien für große astronomische Teleskope, etc.
(5) Chemische Eigenschaften
Die chemische Stabilität ist sehr gut. Im Gegensatz zu anderen handelsüblichen Brillen, es hat eine extrem hohe chemische Stabilität gegenüber Wasser, Daher kann es in Wasserdestillierapparaten verwendet werden, die eine extrem hohe Reinheit des Wassers erfordern.
Es hat eine ausgezeichnete Säure- und Salzbeständigkeit, und reagiert nicht mit den meisten Säuren und Salzlösungen außer Flusssäure, Phosphorsäure und alkalische Salzlösungen. Verglichen mit Säure- und Salzlösungen, Quarzglas hat eine schlechte Alkalibeständigkeit und reagiert bei hohen Temperaturen mit Alkalilösungen.
Zusätzlich, es und die meisten Oxide, Metalle, Nichtmetalle und Gase reagieren bei normalen Temperaturen nicht. Die extrem hohe Reinheit und gute chemische Stabilität ermöglichen den Einsatz von Quarzglas in der Halbleiterfertigung und anderen Umgebungen, die hohe Produktionsbedingungen erfordern.
3. Quarzglas Vorbereitungsmethode
Die Zubereitungsmethoden lassen sich in zwei Kategorien einteilen. Der erste Typ wird durch Schmelzen von natürlichem Quarzkristall oder Siliziumdioxid als Rohmaterial erhalten, das als natürliches Quarzglas bezeichnet wird. Der erste Verfahrenstyp kann in Elektrofusionsverfahren unterteilt werden, Gasschmelzverfahren, Plasmafusionsverfahren, etc. je nach unterschied von wärmequelle und prozess.
Der zweite Typ wird durch chemische Reaktion von siliziumhaltigen Verbindungen synthetisiert (einschließlich Siliziumhalogenid, Siliziumhydrid und organisches Silizium, usw.) als Rohstoffe, das als synthetisches Quarzglas bezeichnet wird.
Entsprechend den unterschiedlichen Reaktionsprinzipien, Die zweite Art von Methoden kann unterteilt werden: chemische Plasmadampfabscheidung (PCVD), Abscheidung durch Flammenhydrolyse (FHD), und Sol-Gel-Verfahren.
4. Anwendung von Quarzglas
Es wird hauptsächlich in elektrischen Lichtquellen verwendet, Halbleiter, neue optische Technologien, etc. Neue Lichtquellen: Hochdruck-Quecksilberlampen, Langbogen-Xenonlampen, Wolfram-Jod-Lampen, Thalliumjodidlampen, Infrarotlampen und keimtötende Lampen, etc.
Halbleiter: Es ist ein unverzichtbares Material im Produktionsprozess von Halbleitermaterialien und -geräten, wie Tiegel zum Wachsen von Germanium, Einkristalle aus Silizium, Kernrohre und Glocken für Bootsöfen.
Im Bereich der neuen Technologien: Nutzen Sie seine hervorragende Klangleistung, Licht und Elektrizität, um Ultraschall-Verzögerungsleitungen auf Radar zu machen, Infrarot-Tracking und Peilung, Infrarotfotografie, Kommunikation, Spektrographen, und Spektralfotometer, Prisma, Linse, reflektierende Fenster für große astronomische Teleskope, Hochtemperatur-Betriebsfenster, Reaktoren, radioaktive Geräte; Raketen, Raketennasenkegel, Düsen und Radome; Funkisolierteile für künstliche Satelliten, Strahlung; Wärmebilanzen, Vakuumadsorptionsgeräte, Feinguss, etc.
Es wird auch in verwendet: Chemieindustrie, Metallurgie, Elektrotechnik, wissenschaftliche Forschung, etc.
In der chemischen Industrie: es kann als Verbrennung verwendet werden, Kühl- und Belüftungsgerät für säurebeständiges Hochtemperaturgas, Verdunstung der Säurelösung, Kühlabsorption, Speichermedium, Zubereitung von destilliertem Wasser, Salzsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure, etc. und andere physikalische und chemische Versuchsmaterialien.
In Bezug auf den Hochtemperaturbetrieb: optisches Glas verwendet werden, Tiegel kann in einen fluoreszierenden Körper umgewandelt werden, Elektroofen Kernrohr, Heizkörper mit Gasverbrennung,In Sachen Optik: Als Raketendüsen können Quarzglas und Quarzglaswolle verwendet werden, Hitzeschilde und Beobachtungsfenster für Raumfahrzeuge, etc.
In short, mit der Entwicklung der modernen Wissenschaft und Technologie, Es wurde in verschiedenen Bereichen weiter verbreitet.
