1分で石英ガラスを理解する!
石英ガラス は、二酸化ケイ素の単一成分で構成される特殊な工業用テクニカル ガラスです。. 通常のガラスにはない優れた特性を備えています。. として賞賛されています “ガラスの王” 新素材の分野の専門家による.
現代の情報産業などの国家戦略的新興産業にとって重要な基礎資料です。, 光学, 太陽光発電, 半導体, 航空宇宙などの国防分野.
1. の構造的特徴 石英ガラス
純粋な石英ガラスは、二酸化ケイ素の単一成分で構成されています (SiO2). Si-O結合は短距離秩序と長距離無秩序に配置されています. Si-O結合は結合エネルギーが強く、比較的安定しているため.
故に, 軟化温度が高いという特徴があります。, 優れた分光透過率, 非常に低い熱膨張係数と電気伝導率, 非常に高い化学的安定性, 極端な条件下での耐放射線性と長寿命.
2. の性質 石英ガラス
(1) 光学特性
石英ガラス 幅広い優れた光学特性を持っています. 普通のガラスと比べて, 高純度石英ガラスは、遠紫外から非常に広いスペクトルで良好な透過率を持っています (160nm) 遠赤外線に (5μm), 一般の光学ガラスにはない. 優れた分光透過率と光学的均一性により、石英ガラスは半導体リソグラフィーおよび精密光学デバイスで広く使用されています。.
加えて, 耐放射線性に優れています, 耐放射線石英ガラスは、窓材として広く使用されています。 “神州” 宇宙船シリーズ, および主要コンポーネントの保護カバー “天宮” 一連の宇宙実験室.
(2) 機械的性質
石英ガラス 通常のガラスに似ており、もろくて硬い素材です. 普通のガラスのように, 強度パラメータは多くの要因の影響を受けます, 表面状態を含む, ジオメトリー, および試験方法.
透明石英ガラスの圧縮強度は一般的に490~1960MPa, 引張強さは50~70MPa, 曲げ強度は66~108MPa, ねじり強度は約30MPa.
(3) 電気特性
石英ガラス 優れた電気絶縁材料です. 普通のガラスと比べて, それはより高い抵抗率を持っています, 室温での石英ガラスの抵抗率は1.8×1019Ωと高い∙cm. 加えて, それはより高い破壊電圧を持っています (について 20 通常のガラスの倍) およびより低い誘電損失.
抵抗率は、温度の上昇とともにわずかに減少します, 不透明な石英ガラスの抵抗率は、透明な石英ガラスの抵抗率よりも低くなります。.
(4) 熱特性
石英ガラスの内部はほとんどが強いSi-O結合なので, その軟化温度は非常に高いです, そして長期的な働く温度は達することができます 1000 °C. 加えて, 一般的な工業用ガラスの中で熱膨張係数が最も低い, その線膨張係数は5×10-7/℃に達することができます, 特別に処理された石英ガラスはゼロ膨張に達することさえできます.
また、非常に優れた耐熱衝撃性を備えています。, 短時間に極端な温度差を繰り返しても, 割れません. これらの優れた熱特性により、高温および過酷な作業環境で他のガラスにとってかけがえのないものになります.
高純度石英ガラスは、半導体産業のチップ製造に使用できます, 光ファイバー製造副資材, 工業用高温炉の観察窓, ハイパワー電気光源, スペースシャトルの表面の断熱層として. 熱膨張係数が非常に小さいため、精密機器にも使用できます。, 大型天体望遠鏡用レンズ材料, 等.
(5) 化学的特性
化学的安定性は非常に良好です. 他の市販のメガネとは異なり, 水に対する化学的安定性が非常に高い, そのため、非常に高い純度の水を必要とする蒸留器で使用できます.
耐酸性、耐塩性に優れています, フッ化水素酸を除くほとんどの酸および塩溶液と反応しません, リン酸およびアルカリ塩溶液. 酸および塩溶液との比較, 石英ガラスは耐アルカリ性が低く、高温でアルカリ溶液と反応します.
加えて, それとほとんどの酸化物, 金属, 非金属やガスは常温では反応しません. 非常に高い純度と優れた化学的安定性により、石英ガラスは半導体製造やその他の厳しい製造条件を必要とする環境で使用できます。.
3. 石英ガラス 調製方法
作り方は大きく分けて2つに分けられます. 1つ目は、天然水晶やシリカを原料に溶かして得られるもの, 天然石英ガラスと呼ばれるもの. 最初のタイプの方法は、電気融合法に細分することができます, ガス製錬法, プラズマ核融合法, 等. 熱源とプロセスの違いによる.
2 番目のタイプは、シリコン含有化合物の化学反応によって合成されます。 (ハロゲン化ケイ素を含む, 水素化ケイ素と有機ケイ素, 等) 原材料として, 合成石英ガラスと呼ばれるもの.
異なる反応原理によると, 2 番目のタイプの方法は、次のように分けることができます。: プラズマ化学蒸着 (PCVD), 火炎加水分解堆積 (FHD), およびゾルゲル法.
4. の適用 石英ガラス
主に電気光源に使用されます, 半導体, 新しい光学技術, 等. 新しい光源: 高圧水銀灯, ロングアークキセノンランプ, タングステンヨウ素ランプ, ヨウ化タリウムランプ, 赤外線ランプと殺菌ランプ, 等.
半導体: 半導体材料やデバイスの製造工程に欠かせない材料です, ゲルマニウム育成用坩堝など, シリコン単結晶, ボート炉コアチューブとベルジャー.
新技術分野では: その優れたサウンド性能を利用する, レーダーに超音波遅延線を作るための光と電気, 赤外線追跡と方向探知, 赤外線写真, 通信, 分光器, および分光光度計, プリズム, レンズ, 大型天体望遠鏡の反射窓, 高温動作ウィンドウ, 原子炉, 放射性装置; ロケット, ミサイルノーズコーン, ノズルとレドーム; 人工衛星用電波絶縁部品, 放射線; 熱バランス, 真空吸着装置, 精密鋳造, 等.
それはまた使用されます: 化学工業, 冶金, 電気工学, 科学研究, 等.
化学業界では: それは燃焼として使用することができます, 高温耐酸性ガス冷却換気装置, 酸溶液の蒸発, 冷却吸収, ストレージデバイス, 蒸留水の調製, 塩酸, 硝酸, 硫酸, 等. その他の理化学実験用品.
高温動作に関して: 光学ガラスが使える, るつぼを蛍光体にすることができます, 電気炉芯管, ガス燃焼ラジエーター,光学的には: 石英ガラス、石英グラスウールはロケットノズルとして使用可能, 宇宙船の遮熱板と観測窓, 等.
家, 現代科学技術の発展に伴い, さまざまな分野でより広く使用されています.
