Aké sú vlastnosti kremíkového skla?

Ako sa vyrába kremičité sklo?

Surovinou na výrobu kremíkového skla sú vysokokvalitné horské kryštály. Základným spôsobom výroby je tavenie kremeňa vo vákuu alebo inertnej atmosfére pri teplote cca. 2000 °C. Proces sa uskutočňuje v elektrickej alebo plameňovej peci a roztavený materiál sa potom pomaly ochladzuje. Alternatívne možno kremičité sklo vyrábať aj tavením jemného kremenného piesku. Produkt má však dúhový efekt v dôsledku zachytenia mikroskopických vzduchových bublín. Najkvalitnejšie kremenné sklo s označením JGS-1 sa v súčasnosti vyrába zo syntetického oxidu kremičitého (SiCl ₄ ) . Ošetrený kyslíkovo-vodíkovým plameňom sa stáva surovinou výnimočnej čistoty. Výrobok je bez bublín a inklúzií a zaručuje optimálne optické parametre.

Fyzikálne a chemické vlastnosti kremíkového skla

Kremíkové sklo má nízky koeficient tepelnej rozťažnosti. To znamená, že je odolný voči teplotným šokom. Pri zahriatí na veľmi vysoké teploty (až 1100°C) nepraskne ani pri náhlom ochladení vo vode. Ďalšími významnými úžitkovými výhodami kremenného skla sú:

• dokonalá transparentnosť;
• minimálna tepelná a elektrická vodivosť;
• vysoká priepustnosť UV a IR žiarenia;
• relatívne vysoká pevnosť v tlaku a v ťahu.

Pozoruhodné sú aj jedinečné chemické vlastnosti kremíkového skla. Je odolný voči vode a kyselinám (okrem kyseliny fluorovodíkovej). Nevýhodou materiálu je nízka odolnosť voči alkáliám .

Ako sa kremíkové sklo líši od iných typov skla?

V porovnaní s inými druhmi skla používaného v priemysle (napr. plavené sklo alebo technické sklo) má kremenné sklo výnimočnú priehľadnosť, odolnosť a priepustnosť ultrafialových a infračervených lúčov. Posledná uvedená vlastnosť je spojená s nízkou absorpciou elektromagnetického žiarenia. Chemická odolnosť a vysoké transformačné teploty robia kremíkové sklo vhodné pre veľmi špecifické vedecké a priemyselné aplikácie. Napriek pomerne vysokej cene je táto surovina v mnohých odvetviach výroby prakticky nenahraditeľná.

Kremenné sklo – najdôležitejšie aplikácie

Kremíkové sklo je široko používané v optike, najmä vo fotometrii a spektroskopii. Používa sa pri výrobe meracej techniky, osvitových jednotiek, UV lámp, optických šošoviek, mikroskopických a priezorových skiel, ako aj laserových šošoviek a zrkadlových hranolov. Interiérové solárium je tiež populárnou komerčnou aplikáciou, kde je úroveň priepustnosti ultrafialového žiarenia obzvlášť dôležitá. Pre svoju vysokú fyzikálnu a chemickú odolnosť sa kremičité sklo používa pri výrobe laboratórneho skla , ako sú tégliky, kadičky, odparky, žíhacie panvice a spaľovacie člny. Nenahraditeľný je aj ako kvalitné hodinárske sklíčko a surovina na výrobu žiaruvzdorných keramických obkladačiek. Kremenné sklo sa používa aj na výrobu jadier telekomunikačných optických vlákien . O vysokej vhodnosti v tomto kontexte rozhodujú parametre priehľadnosti a nízkej disperzie. Ďalšie perspektívne oblasti aplikácie kremíkového skla zahŕňajú výrobu polovodičov, osvetľovací priemysel, elektroniku a fotografiu. Po metalizácii je možné ho použiť aj na výrobu presných mikrovlnných obvodov.

Výber optimálneho silikónového skla

Kremenné sklo sa klasifikuje v závislosti od stupňa čistoty, ktorý ovplyvňuje konečné vlastnosti produktu. V optike je vhodnejšie použiť sklo JGS-1 najvyššej kvality vyrobené zo syntetického oxidu kremičitého. Kvalitatívne triedy JGS-2 a JGS-3 sú spojené s nižšími výkonnostnými charakteristikami. Pre každú priemyselnú aplikáciu je preto vhodné zvoliť kremíkové sklo, ktoré kombinuje požiadavky na kvalitu s ekonomickou racionalitou. Univerzálne štandardy kategorizácie materiálov uľahčujú optimálne rozhodnutie.