Kvartsglassstang: Forberedelse, påføring og utviklingstrender for optiske materialer med høy renhet

Kvartsglassstav , et optisk materiale med høy renhet og høy ytelse, har blitt mye brukt i ulike høyteknologiske felt de siste årene. Dets utmerkede fysiske og kjemiske egenskaper gjør det til et nøkkelmateriale i bransjer som halvledere, optisk kommunikasjon og medisinsk utstyr.

Kvartsglassstav er et sylindrisk materiale laget av høyrent silisiumdioksid (SiO₂), som vanligvis inneholder over 99,99 % SiO₂. Dens høye renhet gir den utmerkede optiske egenskaper, motstand mot høye temperaturer og kjemisk stabilitet, noe som gjør den uerstattelig på en rekke områder.

Fysiske og kjemiske egenskaper til kvartsglassstang
1. Høytemperaturmotstand
Kvartsglassstang har enestående motstand mot høye temperaturer. Mykningspunktet er 1780°C. I praktiske applikasjoner kan den operere ved temperaturer opp til 1100°C, med kortsiktige maksimale driftstemperaturer som når 1450°C. Denne egenskapen muliggjør langsiktig stabil drift i miljøer med høy temperatur, noe som gjør den egnet for prosesser som krever høye temperaturer, for eksempel halvlederproduksjon og preformer til optiske fibre.

2. Lav termisk ekspansjonskoeffisient
Den termiske ekspansjonskoeffisienten til kvartsglassstaver er ekstremt lav, bare 1/10 til 1/20 av vanlig glass, noe som resulterer i utmerket termisk stabilitet. Dette betyr at selv under drastiske temperatursvingninger vil ikke kvartsglassstavene oppleve vesentlige dimensjonsendringer eller sprekker. Denne egenskapen gjør dem ideelle for bruk i eksperimentelt utstyr som krever hyppig oppvarming og avkjøling.

3. Kjemisk stabilitet
Kvartsglassstenger er ekstremt motstandsdyktige mot etsende stoffer som syrer, alkalier og organiske løsemidler. Med unntak av flussyre er kvartsglass praktisk talt ureaktivt med andre syrer, og syrebestandigheten er 30 ganger høyere enn keramikk og 150 ganger rustfritt stål. Denne utmerkede kjemiske stabiliteten gjør dem i stand til å yte godt i svært korrosive miljøer, noe som fører til utbredt bruk i den kjemiske, medisinske og elektroniske industrien.

4. Optiske egenskaper
Kvartsglassstaver har høy transmittans og lave spredningsegenskaper, noe som gjør dem til et ideelt materiale for produksjon av optiske enheter. Transmittansen deres for synlig lys overstiger 95 %, og deres transmittans i det ultrafiolette spekteret når over 80 %. Dette gjør dem uerstattelige i felt som ultrafiolett lys, lasere og fiberoptisk kommunikasjon.

5. Elektrisk isolasjon
Kvartsglassstaver har utmerkede elektriske isolasjonsegenskaper, med en motstand som er 10 000 ganger høyere enn vanlig glass. De opprettholder utmerkede elektriske egenskaper selv ved høye temperaturer. Denne egenskapen gjør dem egnet for bruk som isolasjonsmaterialer i elektroniske enheter, høyspenningskretser og høyfrekvent utstyr.

Behandling av kvartsglassstaver involverer først og fremst sliping, polering, skjæring og boring. Presisjonsmaskinering muliggjør svært presis overflatebehandling og dimensjonskontroll. Tilpasset prosessering er også en viktig måte å møte ulike kundebehov, for eksempel spesialdefinerte dimensjonstoleranser.

Kvartsglassstenger, på grunn av deres utmerkede fysiske og kjemiske egenskaper, som høy renhet, høy lystransmittans, høy temperaturbestandighet og sterk kjemisk stabilitet, spiller en uerstattelig rolle i ulike høyteknologiske felt. Følgende er spesifikke bruksområder i ulike bransjer:

1. Optikk og laserteknologi
Kvartsglassstenger er et nøkkelmateriale innen optisk og laserteknologi. På grunn av deres høye renhet og utmerkede optiske transmittans, er de mye brukt i produksjon av optiske komponenter som lasere, optiske fiberpreformer, optiske vinduer og linser.

Dens høye transmittans (over 80%) i det ultrafiolette til infrarøde bølgelengdeområdet gjør det til et ideelt materiale for lasersystemer, som muliggjør høy presisjon, stabil lystransmisjon. Videre gjør kvartsglassstavers lave termiske ekspansjonskoeffisient og utmerkede termiske stabilitet dem i stand til å yte eksepsjonelt godt i høytemperaturdriftsmiljøene til lasere, noe som sikrer langsiktig, stabil drift.

2. Semiconductor Manufacturing
I halvlederproduksjon brukes stenger av kvartsglass først og fremst i nøkkelkomponenter som enkeltkrystall silisiumvekst og høytemperaturovnsstøtter. For eksempel, under silisiumwafervekst, tjener kvartsglassstaver som støttematerialer, som tåler høye temperaturer (opptil 1450°C) og komplekse prosessmiljøer, samtidig som strukturell stabilitet og kjemisk inerthet opprettholdes. Videre brukes kvartsglassstaver til fremstilling av isolerende og termisk ledende materialer i halvlederemballasje, noe som gir utmerket termisk styring og elektrisk isolasjon for chips.

3. Medisinsk
På det medisinske feltet er kvartsglassstaver, på grunn av deres biokompatibilitet og korrosjonsmotstand, mye brukt i kirurgiske instrumenter, medisinske prober og endoskoplysledere. For eksempel, i minimalt invasiv kirurgi, kan kvartsglassstaver brukes som kirurgiske bladspisser. Deres stabilitet i høytemperatursterilisering og kjemisk korrosive miljøer sikrer sikkerheten og gjenbrukbarheten til kirurgiske instrumenter. Videre brukes kvartsglassstaver i medisinsk utstyr som røntgenvinduer og optiske vinduer i CT-skannere, hvor deres høye lystransmittans og lave spredningsegenskaper bidrar til å forbedre bildekvaliteten.

4. Laboratorieapplikasjoner
I laboratorier blir stenger av kvartsglass, på grunn av deres høye renhet og kjemiske stabilitet, mye brukt som rørestaver, prøveanalysatorer og rørestaver for fordampende skåler i kjemiske eksperimenter. Deres motstand mot syre- og alkalikorrosjon gjør at de tåler langvarig bruk i sterke sure og alkaliske miljøer uten korrosjon eller forurensning.

Videre gjør den høye lystransmittansen til kvartsglassstaver dem egnet for eksperimentelle prosedyrer som ultrafiolett spektroskopi og fluorescensdeteksjon, noe som sikrer nøyaktigheten og påliteligheten til eksperimentelle data.

5. Luftfart og forsvar
I romfarts- og forsvarssektorene brukes kvartsglassstenger, på grunn av deres utmerkede motstand mot høye temperaturer og mekanisk styrke, til å produsere høytemperaturstrukturelle komponenter, infrarøde vinduer, termiske beskyttelsesmaterialer og andre materialer. For eksempel, i termiske kontrollsystemer for romfartøy, kan kvartsglassstenger tjene som termiske barrierer, og hjelpe utstyret med å opprettholde stabil drift under ekstreme temperaturer. Videre brukes kvartsglassstaver til å produsere infrarøde optiske vinduer for infrarøde detektorer og missilføringssystemer, der deres høye transmittans og lave reflektivitet bidrar til å forbedre deteksjonsnøyaktigheten.

6. Ny energi og miljøvern
I de nye energi- og miljøvernsektorene er kvartsglassstenger mye brukt i fotovoltaiske enheter, høytemperatursensorer, brenselceller og andre applikasjoner. For eksempel, i solcellepaneler, kan kvartsglassstenger tjene som ledende glass eller isolasjonsmateriale, og forbedre celleeffektiviteten og stabiliteten.

Videre brukes kvartsglassstaver til å produsere høytemperatursensorer som overvåker temperaturendringer i industrielt utstyr og sikrer at det fungerer innenfor sikre grenser. I miljøvernsektoren brukes også kvartsglassstaver til produksjon av høyeffektive filtre og katalytiske reaktorer for å behandle industriell avløpsgass og avløpsvann.

7. Kommunikasjon og elektronikk
I kommunikasjons- og elektronikksektorene er kvartsglassstenger mye brukt i fiberoptisk kommunikasjon, elektroniske komponenter og høyfrekvente kretser. På grunn av deres høye renhet og utmerkede elektriske isolasjonsegenskaper, kan kvartsglassstenger brukes som materiale for optiske fiberpreformer, som brukes til å produsere optiske fibre med høy båndbredde og lavt tap. Videre brukes kvartsglassstenger til å produsere isolasjons- og varmeavledningsmaterialer i høyfrekvente kretser, noe som sikrer stabiliteten og sikkerheten til elektroniske enheter som opererer i høyfrekvente miljøer.

Som et høyytelsesmateriale spiller kvartsglassstenger en stadig viktigere rolle i moderne vitenskapelig og teknologisk utvikling. Med teknologiske fremskritt og økende markedsetterspørsel, er bruksutsiktene for kvartsglassstaver store. I fremtiden, med introduksjonen av mer innovative teknologier, vil kvartsglassstaver spille en viktig rolle på enda flere felt.