زمینه های کاربردی پیشرفته و تحلیل بازار شیشه کوارتز
شیشه کوارتز در مواد شیشه ای به عنوان “تاج” شناخته می شود. این یک نوع شیشه با SiO2 به عنوان یک جزء است که دارای خواص فوق العاده مکانیکی، خواص حرارتی، خواص نوری و خواص الکتریکی است. این نقش بی بدیل در نیمه هادی ها، دستگاه های نوری، ارتباطات نوری، انرژی خورشیدی و سایر صنایع ایفا می کند. ماسه کوارتز با خلوص بالا در حال حاضر ماده اولیه اصلی برای ذوب شیشه کوارتز به جای سنگ کریستال است.
ویژگی های شیشه کوارتز
(1) از نظر خواص حرارتی، شیشه کوارتز مقاومت خوبی در برابر تغییر شکل دمای بالا و ارتعاش حرارتی دارد. نقطه نرم شدن آن (1665 درجه سانتیگراد) نزدیک به نقطه ذوب پلاتین است. متوسط ضریب انبساط خطی بسیار پایین است (α=5.4×10-7/°C)، که تنها 1/10~1/20 شیشه معمولی است، یعنی به سرعت در دمای بالا قرار می گیرد. در آب سرد، خرد نمی شود.
(2) از نظر خواص شیمیایی، شیشه کوارتز بسیار غیر فعال است و یک ماده مقاوم در برابر اسید خوب است (به جز اسید هیدروفلوریک)، و حتی در دماهای بالا با اسیدها واکنش نمی دهد. این به ویژه برای احتراق مقاوم در برابر اسید در دمای بالا، دستگاه های خنک کننده، دستگاه های آماده سازی و ذخیره سازی مواد شیمیایی اسیدی و ظروف شیشه ای آزمایشی شیمیایی مختلف مناسب است.
(3) از نظر عملکرد نوری، عبور نور خوبی برای کل طیف دارد.
(4) از نظر کاربردهای الکتریکی، شیشه کوارتز یک ماده عایق عالی است. مقدار مقاومت (1016Ωm) در دمای اتاق 100 برابر شیشه معمولی (1014Ωm) است که برای ساخت عایق های فرکانس بالا و ولتاژ بالا با مقاومت در برابر دمای بالا مناسب است.
زمینه های کاربرد شیشه کوارتز
(1) نیمه هادی: محصولات کوارتز مواد مصرفی نیمه هادی مهم هستند و در کل فرآیند پردازش نیمه هادی استفاده می شوند. سیلیس موجود در شیشه کوارتز دارای خلوص بالا و خواص شیمیایی پایدار است و با هیچ اسیدی به جز اسید هیدروفلوئوریک و اسید فسفریک واکنش نمی دهد. الزامات تمیز کردن و سایر ظروف به طور گسترده در فرآیند تولید نیمه هادی استفاده می شود.
(2) فیبر نوری: مواد شیشه سیلیکا مواد مصرفی اصلی در تولید پریفرم فیبر نوری و کشش فیبر نوری است. ضریب شکست شیشه کوارتز بسیار کم است، ضریب جذب کوچک و محدوده باند انتقال نور گسترده است، و فیبر نوری، به عنوان یک ابزار انتقال نور که با اصل بازتاب داخلی کل منتقل می شود، دارای الزامات بسیار بالایی در ضریب شکست است. بنابراین شیشه کوارتز به طور گسترده ای در تولید فیبر نوری استفاده می شود، محصولات اصلی پریفرم، لوله کوره، لوله کوارتز و غیره است.
(3) اپتیک: اجزای تشکیل شده از شیشه کوارتز اجزای کلیدی در ابزارهای نوری هستند. شیشه کوارتز شفاف دارای خواص نوری خوب و ضریب شکست کم است و می تواند با هر باند انتقال نور در محدوده 185-3500 میلیمتر پاسخ دهد، بنابراین می تواند هم به عنوان یک ماده انتقال دهنده اشعه ماوراء بنفش برای ابزارهای نوری و هم به عنوان یک ماده انتقال دهنده مادون قرمز استفاده شود.
(4) فتوولتائیک: در پیوندهای تولید و پردازش در زمینه فتوولتائیک، محصولات شیشه کوارتز مواد مصرفی سفت و سخت هستند. بوته کوارتز ساخته شده از شیشه کوارتز به دلیل تمیزی، یکنواختی و مقاومت در برابر دمای بالا به طور کلی به عنوان ظرفی برای مواد سیلیکونی مذاب پلی کریستالی استفاده می شود. این برای فرآیند بعدی کشیدن میله های سیلیکونی تک کریستالی / شمش های سیلیکون پلی کریستالی استفاده می شود.
(5) منبع نور الکتریکی: در زمینه منبع نور الکتریکی، محصولات منبع نور الکتریکی شیشه ای کوارتز به طور گسترده در صنایع خانگی، پزشکی، حمل و نقل، سرگرمی و سایر صنایع استفاده می شود. لامپ های زنون برای روشنایی خودرو، لامپ های میکروب کش فرابنفش برای سرویس بهداشتی و لامپ های متال هالید برای سرگرمی همگی از شیشه کوارتز به عنوان وسایل روشنایی استفاده می کنند.
(6) صنایع نظامی: در زمینه هوافضا، محصولات شیشه ای کوارتز اجزای اصلی فضاپیماها و شاتل های فضایی هستند. شیشه کوارتز دارای چگالی کم، توانایی فشار قوی و عملکرد نوری خوب است که الزامات مواد پنجره فضایی را برای فیلتر کردن اشعه ماوراء بنفش و مقاومت در برابر تشعشع برآورده می کند و از تشکیل “مراکز رنگ” تحت تابش پرتوهای پر انرژی جلوگیری می کند. به طور گسترده در ماهواره ها و فضاپیماها استفاده می شود.