什麼是熔融石英? 有哪些應用?

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熔石英是氧化矽(石英、二氧化矽)的非晶態(玻璃態)。 它是一種原子結構具有長程無序性的典型玻璃。 它透過交聯的三維結構(也稱為合成熔融石英)提供高使用溫度和低熱膨脹係數。

它與傳統玻璃的不同之處在於它不含其他成分,而這些成分通常會添加到玻璃中以降低熔化溫度。 因此,熔融石英具有較高的工作溫度和熔化溫度。 儘管術語“熔融石英”和“熔融石英”可以互換使用,但由於其純度,熔融石英的光學和熱性能優於熔融石英和其他類型的玻璃。 由於這些原因,它被用於半導體製造和實驗室設備等應用。

熔融石英特性

美國、日本等已開發國家熔模鑄造模殼中熔融石英材料的使用量逐年增加。 在矽溶膠模殼表層方面已取得非常有效的效果。 同時,鋯石材料在用途和性價比上都取得了巨大的突破,是工程應用的理想材料。

熔融石英具有多種有益特性,使其成為光學產品、高科技產品和各種其他應用中玻璃製造的理想材料。 這些包括:

化學性質

熔融石英產生一種化學惰性玻璃,被認為具有高水平的化學純度。 這意味著它可以暴露於商業、工業和實驗室環境中使用的幾種不同類型的化學品,而不會降解或遭受損壞。 它與大多數其他化學物質兼容,但氫氧化鉀和氫氟酸都會損壞它。

電氣性能

熔融石英玻璃具有電絕緣性。 其電阻隨溫度變化,範圍從 1018 Ω*cm (20 °C) 到 1010 Ω*cm (400 °C)。 它還具有良好的介電性能和高頻性能,具有低介電常數和低介電損耗。 由於材料結構中存在較大的矽氧鍵隙,因此只有材料中的離子雜質才能帶電並導電,使其具有極高的抵抗力。

機械性質

熔融石英最獨特和最有益的特性之一是它的彈性。 製造商可以製造靈活的微機械零件,否則這些零件在運動過程中會面臨破損或磨損。

光學特性

熔融石英是一種高度透明的材料,可用於從紫外線到紅外線的應用,覆蓋整個可見光譜並遠遠超出它。 製造商還可以透過修改生產過程中使用的技術和純度等級來客製化零件的交付。 鋁、鐵和鈉等污染物會改變光吸收。

熱性能

熔融石英具有較低且非常一致的熱膨脹係數,使其成為需要在較寬溫度範圍內保持穩定的組件的絕佳材料選擇。 此特性及其出色的尺寸穩定性使其能夠承受熱衝擊和任何相關損壞。

熔融石英的應用

由於其極其優越的性能,熔融石英被用於商業、工業和實驗室應用的各種精密製造。 一些最常見的應用包括:

太空梭和國際太空站

由於其強度,熔融石英被用於深潛船隻,例如浮標和起落架鏡子。 熔融石英也用於形成載人太空船的窗戶。

化工及醫療精密玻璃

熔融石英組件可以承受化學物質和藥物配方的暴露,因為它們化學純且耐化學和熱損傷。

電子/電子技術

熔融石英可用於製造絕緣元件,因為它們不導電,可提供高穿透場強度,並確保低電損耗。

高溫操作

由於熔融石英的熱膨脹係數較低,因此可用於製造高溫應用零件。

光和雷射技術

熔融石英元件可用於雷射分離光。

光學系統組件

製造商可以生產用於光學系統的傳輸光學元件、反射鏡、計量元件和透鏡。

半導體產業

由於其純度,熔融石英通常用於半導體元件。 EPROM(可擦除可程式唯讀記憶體)是一種儲存晶片,斷電後仍能保留數據,但暴露在強紫外線下即可擦除資料。 EPROM 可透過位於封裝頂部的透明熔融石英視窗進行識別,透過此視窗可以看到矽晶片。

可以,並且在擦除過程中可以暴露在紫外線下。

熔融石英對於製造 X 射線反射鏡(例如望遠鏡中使用的反射鏡)具有近乎理想的特性。 該材料的性能可預測,使光學製造商能夠在表面上進行非常光滑的拋光,並透過更少的測試迭代產生所需的圖案。 在某些情況下,高純度紫外線級熔融石英已用於製造用於特殊用途鏡頭的多個單獨的無塗層鏡頭元件,包括蔡司105 毫米f/4.3 UV Sonnar(以前為哈蘇相機製造)和NikonUV-Nikkor 105 mm f/4.5(目前以Nikon PF10545MF-UV 的形式出售)鏡頭。這些鏡頭用於UV 攝影,因為石英玻璃的消光率比使用更常見的火石或冕玻璃配方製成的鏡頭低。

紫外線衛生

熔融石英耐高溫、耐輻射,紫外線石英玻璃可用於製造紫外線衛生設備。 它還允許 UVC 光穿過,從而有助於消毒。

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