Кварцевое стекло, также называемое кремниевым или силикатным стеклом, представляет собой тип высококачественного стекла, почти полностью состоящего из чистого кремнезема. Диоксид кремния (SiO2) составляет до 99,9% от веса сырья и определяет функциональные качества материала.
Как производится кварцевое стекло?
Сырьем для производства кварцевого стекла используются высококачественные горные кристаллы. Основным методом производства является плавка кварца в вакууме или инертной атмосфере при температуре около 2000°С. Процесс проводят в электрической или пламенной печи, после чего расплавленный материал медленно охлаждают.
Кроме того, кварцевое стекло также можно получить путем плавления мелкого кварцевого песка. Однако продукт характеризуется эффектом опалесценции из-за улавливания микроскопических пузырьков воздуха.
Кварцевое стекло высочайшего качества с маркировкой JGS-1 в настоящее время изготавливается из синтетического кремнезема (SiCl4). Под действием кислородно-водородного пламени он плавится и получается сырье исключительной чистоты. Продукт не содержит пузырьков и включений, и гарантирует оптимальные оптические параметры.
Физические и химические свойства кварцевого стекла
Кварцевое стекло характеризуется низким коэффициентом теплового расширения. Это означает, что оно устойчиво к тепловому удару. После нагрева до очень высоких температур (даже 1100°С) оно не растрескается даже под воздействием резкого охлаждения в воде.
К существенным функциональным преимуществам кварцевого стекла также можно отнести:
- идеальную прозрачность;
- минимальную проводимость тепла и электричества;
- высокий коэффициент пропускания УФ и ИК излучения;
- относительно высокую прочность на сжатие и растяжение.
Заслуживают внимания и уникальные химические свойства кварцевого стекла. Оно устойчиво к воде и кислотам (кроме плавиковой кислоты). Недостатком материала является низкая устойчивость к щелочам.
Чем кварцевое стекло отличается от других видов стекла?
По сравнению с другими видами стекла, используемыми в промышленности (например, флоат-стеклом или техническим стеклом), кварцевое стекло отличается исключительной прозрачностью, прочностью и пропусканием ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Последнее свойство связано с низким поглощением электромагнитного излучения.
Химическая стойкость и высокая температура трансформации делают кварцевое стекло подходящим для очень специфических научных и промышленных применений. Несмотря на относительно высокую цену, это практически незаменимое сырье во многих отраслях производства.
Кварцевое стекло – самые важные области применения
Кварцевое стекло широко используется в оптике, особенно в фотометрии и спектроскопии. Из него производится измерительное оборудование, планшеты, УФ-лампы, оптические линзы, микроскопы и смотровые стекла, а также лазерные линзы и зеркальные призмы. Популярным коммерческим применением также являются солярии, где особенно важен уровень пропускания ультрафиолетового излучения.
Благодаря своей высокой физической и химической стойкости кварцевое стекло используется в производстве лабораторных сосудов, таких как тигли, химические стаканы, выпарные чашки, ванночки для отжига и лодочки для сжигания. Также оно незаменимо как высококачественное часовое стекло и сырье для производства термостойкой керамической плитки.
Сердечники телекоммуникационных оптических волокон также изготавливаются из кварцевого стекла. Высокая пригодность в данном контексте определяется параметрами прозрачности и низкой дисперсии.
Другими перспективными областями применения кварцевого стекла являются производство полупроводников, светотехника, электроника и фотография. После металлизации его также можно использовать для изготовления точных СВЧ-схем.
Выбор оптимального кварцевого стекла
Кварцевое стекло классифицируют в зависимости от степени чистоты, которая влияет на конечные характеристики изделия. В оптике предпочтительнее использовать наиболее качественное стекло JGS-1 из синтетического кремнезема. Классы качества JGS-2 и JGS-3 связаны с соответственно более низкими параметрами эффективности.
Поэтому для любого промышленного применения целесообразно выбирать кварцевое стекло, которое сочетает в себе требования качества с экономической рациональностью. Универсальные стандарты классификации материалов облегчают принятие оптимального решения.
