Batang Kaca Quartz: Penyediaan, Aplikasi, dan Trend Pembangunan Bahan Optik Kesakitan Tinggi

Batang kaca kuarza , bahan optik yang berkekalan tinggi, telah digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang berteknologi tinggi dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Ciri -ciri fizikal dan kimia yang sangat baik menjadikannya bahan utama dalam industri seperti semikonduktor, komunikasi optik, dan peranti perubatan.

Batang kaca kuarza adalah bahan silinder yang diperbuat daripada silikon dioksida kemelut tinggi (SIO₂), biasanya mengandungi lebih daripada 99.99% SIO₂. Kesuciannya yang tinggi memberikan sifat optik yang sangat baik, rintangan suhu tinggi, dan kestabilan kimia, menjadikannya tidak dapat digantikan dalam pelbagai bidang.

Sifat fizikal dan kimia batang kaca kuarza
1. Rintangan suhu tinggi
Rod kaca kuarza mempunyai rintangan suhu tinggi yang luar biasa. Titik pelembutannya ialah 1780 ° C. Dalam aplikasi praktikal, ia boleh beroperasi pada suhu sehingga 1100 ° C, dengan suhu operasi maksimum jangka pendek mencapai 1450 ° C. Ciri ini membolehkan operasi stabil jangka panjang dalam persekitaran suhu tinggi, menjadikannya sesuai untuk proses yang memerlukan suhu tinggi, seperti pembuatan semikonduktor dan preforms serat optik.

2. Koefisien pengembangan haba yang rendah
Koefisien pengembangan haba kuarza kaca kuarza sangat rendah, hanya 1/10 hingga 1/20 kaca biasa, menghasilkan kestabilan terma yang sangat baik. Ini bermakna walaupun di bawah turun naik suhu drastik, batang kaca kuarza tidak akan mengalami perubahan dimensi yang signifikan atau retak. Harta ini menjadikan mereka sesuai untuk digunakan dalam peralatan eksperimen yang memerlukan pemanasan dan penyejukan yang kerap.

3. Kestabilan kimia
Batang kaca kuarza sangat tahan terhadap bahan menghakis seperti asid, alkali, dan pelarut organik. Dengan pengecualian asid hidrofluorik, kaca kuarza hampir tidak aktif dengan asid lain, dan rintangan asidnya adalah 30 kali seramik dan 150 kali keluli tahan karat. Kestabilan kimia yang sangat baik ini membolehkan mereka berfungsi dengan baik dalam persekitaran yang sangat menghakis, yang membawa kepada aplikasi mereka yang meluas dalam industri kimia, perubatan, dan elektronik.

4. Hartanah optik
Batang kaca kuarza mempunyai transmisi yang tinggi dan sifat penyebaran yang rendah, menjadikannya bahan yang ideal untuk pembuatan peranti optik. Transmisi cahaya mereka yang kelihatan melebihi 95%, dan transmisi mereka dalam spektrum ultraviolet mencapai lebih dari 80%. Ini menjadikan mereka tidak dapat digantikan dalam bidang seperti cahaya ultraviolet, laser, dan komunikasi gentian optik.

5. Penebat Elektrik
Batang kaca kuarza mempunyai sifat penebat elektrik yang sangat baik, dengan rintangan 10,000 kali gelas biasa. Mereka mengekalkan sifat elektrik yang sangat baik walaupun pada suhu tinggi. Ciri ini menjadikannya sesuai untuk digunakan sebagai bahan penebat dalam peranti elektronik, litar voltan tinggi, dan peralatan frekuensi tinggi.

Pemprosesan rod kaca kuarza terutamanya melibatkan pengisaran, penggilap, pemotongan, dan penggerudian. Pemesinan ketepatan membolehkan rawatan permukaan yang sangat tepat dan kawalan dimensi. Pemprosesan yang disesuaikan juga merupakan cara penting untuk memenuhi keperluan pelanggan yang pelbagai, seperti toleransi dimensi yang ditentukan khusus.

Batang kaca kuarza, kerana sifat fizikal dan kimia mereka yang sangat baik, seperti kesucian yang tinggi, transmisi cahaya yang tinggi, rintangan suhu tinggi, dan kestabilan kimia yang kuat, memainkan peranan yang tidak dapat ditukar dalam pelbagai bidang berteknologi tinggi. Berikut adalah aplikasi khusus dalam pelbagai industri:

1. Teknologi optik dan laser
Batang kaca kuarza adalah bahan utama dalam bidang teknologi optik dan laser. Oleh kerana kesucian yang tinggi dan transmisi optik yang sangat baik, ia digunakan secara meluas dalam pembuatan komponen optik seperti laser, preforms serat optik, tingkap optik, dan kanta.

Transmisi yang tinggi (lebih daripada 80%) di ultraviolet ke julat panjang gelombang inframerah menjadikannya bahan yang ideal untuk sistem laser, membolehkan transmisi cahaya yang tinggi dan stabil. Tambahan pula, pekali kuarza kuarza yang rendah dari pengembangan haba dan kestabilan terma yang sangat baik membolehkan mereka melakukan yang sangat baik dalam persekitaran operasi suhu tinggi laser, memastikan operasi jangka panjang dan stabil.

2. Pembuatan Semikonduktor
Dalam pembuatan semikonduktor, rod kaca kuarza digunakan terutamanya dalam komponen utama seperti pertumbuhan silikon kristal tunggal dan sokongan relau suhu tinggi. Sebagai contoh, semasa pertumbuhan wafer silikon, rod kaca kuarza berfungsi sebagai bahan sokongan, mampu menahan suhu tinggi (sehingga 1450 ° C) dan persekitaran proses yang kompleks sambil mengekalkan kestabilan struktur dan ketidakseimbangan kimia. Tambahan pula, batang kaca kuarza digunakan dalam pembuatan bahan penebat dan termal konduktif dalam pembungkusan semikonduktor, menyediakan pengurusan terma yang sangat baik dan penebat elektrik untuk cip.

3. Perubatan
Dalam bidang perubatan, batang kaca kuarza, disebabkan oleh biokompatibiliti dan rintangan kakisannya, digunakan secara meluas dalam instrumen pembedahan, probe perubatan, dan panduan cahaya endoskop. Sebagai contoh, dalam pembedahan minimum invasif, rod kaca kuarza boleh digunakan sebagai tip bilah pembedahan. Kestabilan mereka dalam pensterilan suhu tinggi dan persekitaran yang menghakis kimia memastikan keselamatan dan kebolehgunaan semula instrumen pembedahan. Tambahan pula, batang kaca kuarza digunakan dalam peranti perubatan seperti tingkap X-ray dan tingkap optik dalam pengimbas CT, di mana transmisi cahaya tinggi dan sifat penyebaran yang rendah membantu meningkatkan kualiti pengimejan.

4. Permohonan Makmal
Di makmal, batang kaca kuarza, disebabkan kesucian dan kestabilan kimia yang tinggi, digunakan secara meluas sebagai rod kacau, penganalisis sampel, dan penyejatan rod pengaduk dalam eksperimen kimia. Rintangan mereka terhadap kakisan asid dan alkali membolehkan mereka menahan penggunaan yang berpanjangan dalam persekitaran asid dan alkali yang kuat tanpa kakisan atau pencemaran.

Tambahan pula, transmisi cahaya yang tinggi dari rod kaca kuarza menjadikannya sesuai untuk prosedur eksperimen seperti spektroskopi ultraviolet dan pengesanan pendarfluor, memastikan ketepatan dan kebolehpercayaan data eksperimen.

5. Aeroangkasa dan Pertahanan
Dalam sektor aeroangkasa dan pertahanan, rod kaca kuarza, kerana rintangan suhu tinggi dan kekuatan mekanikal yang sangat baik, digunakan untuk mengeluarkan komponen struktur suhu tinggi, tingkap inframerah, bahan perlindungan terma, dan bahan lain. Sebagai contoh, dalam sistem kawalan terma kapal angkasa, rod kaca kuarza boleh berfungsi sebagai halangan terma, membantu peralatan mengekalkan operasi yang stabil di bawah suhu yang melampau. Tambahan pula, batang kaca kuarza digunakan untuk mengeluarkan tingkap optik inframerah untuk pengesan inframerah dan sistem bimbingan peluru berpandu, di mana transmisi tinggi dan pemantulan yang rendah membantu meningkatkan ketepatan pengesanan.

6. Tenaga baru dan perlindungan alam sekitar
Dalam sektor perlindungan tenaga dan alam sekitar yang baru, rod kaca kuarza digunakan secara meluas dalam peranti fotovoltaik, sensor suhu tinggi, sel bahan api, dan aplikasi lain. Sebagai contoh, dalam panel solar, rod kaca kuarza boleh berfungsi sebagai kaca konduktif atau bahan penebat, meningkatkan kecekapan sel dan kestabilan.

Tambahan pula, batang kaca kuarza digunakan untuk mengeluarkan sensor suhu tinggi yang memantau perubahan suhu dalam peralatan perindustrian dan memastikan ia beroperasi dalam had yang selamat. Dalam sektor perlindungan alam sekitar, rod kaca kuarza juga digunakan dalam pembuatan penapis kecekapan tinggi dan reaktor pemangkin untuk merawat gas sisa industri dan air sisa.

7. Komunikasi dan Elektronik
Dalam sektor komunikasi dan elektronik, rod kaca kuarza digunakan secara meluas dalam komunikasi gentian optik, komponen elektronik, dan litar frekuensi tinggi. Oleh kerana kesucian tinggi dan sifat penebat elektrik yang sangat baik, rod kaca kuarza boleh digunakan sebagai bahan untuk preforms serat optik, yang digunakan untuk mengeluarkan gentian optik jalur lebar tinggi, rendah. Tambahan pula, batang kaca kuarza digunakan untuk mengeluarkan bahan-bahan penebat dan haba dalam litar frekuensi tinggi, memastikan kestabilan dan keselamatan peranti elektronik yang beroperasi dalam persekitaran frekuensi tinggi.

Sebagai bahan berprestasi tinggi, rod kaca kuarza memainkan peranan yang semakin penting dalam pembangunan saintifik dan teknologi moden. Dengan kemajuan teknologi dan permintaan pasaran yang semakin meningkat, prospek permohonan rod kaca kuarza sangat luas. Pada masa akan datang, dengan pengenalan teknologi yang lebih inovatif, rod kaca kuarza akan memainkan peranan penting dalam lebih banyak bidang.