Lar
Materiais
Vidro de quartzo derretido com vários tipos de quartzo natural puro
Característica de construção do vidro de quartzo
O vidro de quartzo puro é composto de um único componente de sílica (SiO₂), e as ligações Si-O no vidro de quartzo são organizadas em um estado ordenado de curto alcance e desordenado de longo alcance. O bond, o vidro de quartzo tem alta temperatura de amolecimento, excelente transmitância espectral, coeficiente muito baixo de expansão térmica e condutividade, estabilidade química muito alta, resistência à radiação e recursos de longa vida útil sob condições extremas.
Propriedade óptica
O vidro de quartzo possui uma gama de excelentes propriedades ópticas. Comparado com o vidro comum, o vidro de quartzo de alta pureza tem boa transmitância em um espectro extremamente amplo, do ultravioleta distante (160 nm) ao infravermelho distante (5 μm), que não está disponível no vidro óptico geral. A excelente transmitância espectral e uniformidade óptica tornam o vidro de quartzo amplamente utilizado em litografia semicondutora e dispositivos ópticos de precisão. Além disso, o vidro de quartzo tem boa resistência à radiação, o vidro de quartzo com resistência à radiação tem sido amplamente utilizado como material de janela para naves espaciais, capas protetoras para componentes-chave do laboratório espacial.
Propriedade mecânica
O vidro de quartzo é semelhante ao vidro comum, é um material quebradiço e duro. assim como o vidro comum, os parâmetros de resistência do vidro de quartzo são afetados por muitos fatores. Incluindo estado da superfície, geometria e método de teste. A resistência à compressão do vidro de quartzo transparente é geralmente 490 ~ 1960 MPa, a resistência à tração é de 50 ~ 70 MPa, a resistência à flexão é de 66 ~ 108 MPa e a resistência à torção é de cerca de 30 MPa.
Propriedades elétricas
O vidro de quartzo é um excelente material isolante elétrico. Comparado com o vidro comum, o vidro de quartzo tem uma resistividade mais alta, e a resistividade do vidro de quartzo à temperatura ambiente é tão alta quanto 1,8×1019Ω∙cm. Além disso, o vidro de quartzo tem uma tensão de ruptura mais alta (cerca de 20 vezes a do vidro comum) e uma menor perda dielétrica. A resistividade do vidro de quartzo diminuiu ligeiramente com o aumento da temperatura, e a resistividade do vidro de quartzo opaco foi menor do que a do vidro de quartzo. vidro de quartzo transparente.
Propriedade térmica
Como o vidro de quartzo é quase todo forte ligação Si-O, sua temperatura de amolecimento é muito alta e a temperatura de trabalho a longo prazo pode chegar a 1000 ℃. Além disso, o coeficiente de expansão térmica do vidro de quartzo é o mais baixo entre os vidros industriais comuns. , e seu coeficiente de expansão linear pode chegar a 5×10-7/℃. O vidro de quartzo especialmente tratado pode até atingir expansão zero. O vidro de quartzo também tem uma resistência ao choque térmico muito boa. Mesmo que experimente repetidamente uma grande diferença de temperatura em um curto período de tempo, ele não quebrará. Essas excelentes propriedades térmicas tornam o vidro de quartzo insubstituível em ambientes de trabalho extremos e de alta temperatura.
O vidro de quartzo de alta pureza pode ser usado na fabricação de chips na indústria de semicondutores, materiais auxiliares para fabricação de fibra óptica, janelas de observação para fornos industriais de alta temperatura, fontes de luz elétrica de alta potência e a superfície do ônibus espacial como camada de isolamento térmico O coeficiente extremamente baixo de expansão térmica também permite que o vidro de quartzo seja usado em instrumentos de precisão e materiais de lentes para grandes telescópios astronômicos.
Propriedades quimicas
O vidro de quartzo tem uma estabilidade química muito boa. Ao contrário de outros vidros comerciais, o vidro de quartzo é quimicamente estável à água, portanto, pode ser usado em destiladores de água que requerem água de altíssima pureza. O vidro de quartzo possui excelente resistência a ácidos e sal, portanto, pode ser utilizado em destiladores de água que requerem altíssima pureza de água. O vidro de quartzo tem excelente resistência a ácidos e sal. Exceto ácido fluorídrico, ácido fosfórico e soluções salinas básicas, ele não reage com a maioria dos ácidos e soluções salinas. Comparado às soluções ácidas e salinas, o vidro de quartzo tem baixa resistência alcalina e reage com soluções alcalinas em altas temperaturas. Além disso, o vidro de quartzo e a maioria dos óxidos, metais, não metais e gases não reagem em temperaturas normais. A pureza extremamente alta e a boa estabilidade química tornam o vidro de quartzo adequado para uso em ambientes com altas condições de produção na fabricação de semicondutores.
Outras propriedades
Permeabilidade: A estrutura do vidro de quartzo é muito relaxada e mesmo em altas temperaturas permite que íons de determinados gases se difundam pela rede. A difusão dos íons sódio é a mais rápida. Este desempenho do vidro de quartzo é particularmente importante para os usuários, por exemplo, quando o vidro de quartzo é usado como recipiente de alta temperatura ou tubo de difusão na indústria de semicondutores, devido à alta pureza do material semicondutor, o material refratário em contato com quartzo o vidro como revestimento do forno deve ser pré-processado por alta temperatura e limpeza, removendo impurezas alcalinas de potássio e sódio, e então pode ser colocado em vidro de quartzo para uso.
Aplicação de vidro de quartzo
Como um material importante, o vidro de quartzo é amplamente utilizado em comunicação óptica, aeroespacial, fonte de luz elétrica, semicondutores e novas tecnologias ópticas.
1. Campo de comunicação óptica: o vidro de quartzo é um material auxiliar para a produção de hastes pré-fabricadas de fibra óptica e desenho de fibra óptica, atendendo principalmente o mercado de interconexão de estações base, e a chegada da era 5G trouxe uma enorme demanda de mercado por fibra óptica.
2. Novo aspecto de luz: lâmpada de mercúrio de alta pressão, lâmpada de xenônio, lâmpada de iodeto de tungstênio, lâmpada de iodeto de tálio, lâmpada infravermelha e lâmpada germicida.
3. Aspecto semicondutor: O vidro de quartzo é um material indispensável no processo de produção de materiais e dispositivos semicondutores, como germânio cultivado, cadinho de cristal único de silício, tubo central de forno e redoma... etc.
4. No campo das novas tecnologias: com seu excelente desempenho de som, luz e eletricidade, linha de atraso ultrassônico no radar, localização de direção de rastreamento infravermelho, prisma, lente de fotografia infravermelha, comunicação, espectrógrafo, espectrofotômetro, janela refletiva de grande telescópio astronômico , janela de operação em alta temperatura, reatores, instalações radioativas; Foguetes, Nariz cônico de mísseis, bocais e radome, Peças de isolamento de rádio para satélites artificiais; termobalança, dispositivo de adsorção a vácuo, fundição de precisão... etc.
O vidro de quartzo também é utilizado na indústria química, metalurgia, elétrica, pesquisa científica e outros aspectos. Na indústria química, pode fazer combustão de gás resistente a ácidos de alta temperatura, dispositivos de resfriamento e ventilação; Dispositivo de armazenamento; Preparação de água destilada, ácido clorídrico, ácido nítrico, ácido sulfúrico, etc., e outros experimentos físicos e químicos. Em operação em alta temperatura, pode ser usado como tubo central de forno elétrico e radiador de combustão de gás. Na óptica, o vidro de quartzo e a lã de vidro de quartzo podem ser usados como bicos de foguete, escudo térmico de naves espaciais e janela de observação, em uma palavra, com o desenvolvimento da ciência e tecnologia modernas, o vidro de quartzo tem sido mais amplamente utilizado em vários campos.
Áreas de aplicação do vidro de quartzo
Com excelentes propriedades físicas e químicas, o vidro de quartzo é amplamente utilizado em alta temperatura, limpeza, resistência à corrosão, transmissão de luz, filtragem e outros ambientes específicos de processos de produção de produtos de alta tecnologia, é um material indispensável e importante em campos de semicondutores, aeroespaciais e de comunicação óptica.
Campo semicondutor
Os produtos semicondutores de vidro de quartzo representam 68% do mercado de produtos de vidro de quartzo, e o campo de semicondutores é o maior campo de aplicação no mercado downstream de vidro de quartzo. Os materiais e produtos de vidro de quartzo são amplamente utilizados no processo de fabricação de chips semicondutores e são necessários para transportar dispositivos e consumíveis de cavidade para processos de gravação, difusão e oxidação de semicondutores.
Campo de comunicação óptica
As hastes de quartzo são a principal matéria-prima para a fabricação de fibras ópticas. Mais de 95% das barras de fibra pré-fabricadas são divididas em vidro de quartzo de alta pureza, e muitos materiais de vidro de quartzo são consumidos no processo de produção de fabricação de barras de fibra e trefilagem, como hastes de retenção e copos de quartzo.
Óptica arquivada
O material de vidro de quartzo sintético é usado como lente, prisma, display TFT-LCD HD e material de substrato de máscara de luz IC no campo óptico de alta qualidade.
Os produtos de vidro de quartzo são consumíveis e matérias-primas essenciais em vários campos, restringindo a produção de produtos na indústria a jusante, e não há nenhum produto alternativo no momento, portanto a demanda por vidro de quartzo é de longo prazo. Nas indústrias a jusante, especialmente no desenvolvimento acelerado das indústrias de semicondutores e fotovoltaicas, a prosperidade da indústria do vidro de quartzo continuará a aumentar.
| Quartzo fundido com chama | Quartzo fundido elétrico | Quartzo Opaco | Quartzo Sintético | ||
| Propriedades mecânicas | Densidade (g/cm3) | 2.2 | 2.2 | 1,95-2,15 | 2.2 |
| Módulo de Young（Gpa） | 74 | 74 | 74 | 74 | |
| Razão de Poisson | 0,17 | 0,17 | 0,17 | ||
| Força de flexão(MPa) | 65-95 | 65-95 | 42-68 | 65-95 | |
| Força compressiva(MPa) | 1100 | 1100 | 1100 | ||
| Resistência à tracção(MPa) | 50 | 50 | 50 | ||
| Torsional St sempre th(MPa) | 30 | 30 | 30 | ||
| Dureza de Mohs(MPa) | 6-7 | 6-7 | 6-7 | ||
| Diâmetro da bolha(PM) | 100 | ||||
| Propriedades elétricas | Constante Dielétrica（10GHz） | 3,74 | 3,74 | 3,74 | 3,74 |
| Fator de perda（10GHz） | 0,0002 | 0,0002 | 0,0002 | 0,0002 | |
| Dielec tenta St reng th(V/m) | 3,7X107 | 3,7X107 | 3,7X107 | 3,7X107 | |
| Resistividade（20°C）（Q・cm) | >1X1016 | >1X1016 | >1X1016 | >1X1016 | |
| Resistividade（1000℃）（Q •cm） | >1X106 | >1X106 | >1X106 | >1X106 | |
| Propriedades térmicas | Ponto de amolecimento (C) | 1670 | 1710 | 1670 | 1600 |
| Ponto de recozimento （C） | 1150 | 1215 | 1150 | 1100 | |
| Ponto de chuva(C) | 1070 | 1150 | 1070 | 1000 | |
| Condutividade térmica(P/M・K) | 1,38 | 1,38 | 1,24 | 1,38 | |
| Calor Específico（20℃）（J/KG・K） | 749 | 749 | 749 | 790 | |
| Coeficiente de Expansão（X10-7/K） | a:25C~200C6.4 | a:25C~100C5.7 | a:25C~200C6.4 | a:25C~200C6.4 | |