石英玻璃被誉为玻璃材料中的“皇冠”,是一种以SiO2为单组分的玻璃,其中航天飞行器中的嫦娥四号历经26天飞行成功着陆,离不开太阳敏感器用于航天器轨道控制和姿态控制,而作为太阳敏感器关键材料—石英研制科学家的耐辐照石英玻璃更是功不可没。
具有超强的机械力学性能、热性能、光学性能和电学性能。在半导体、光学器件、光通讯、太阳能等行业中,发挥着不可替代的作用。高纯石英砂是目前取代水晶矿,熔炼石英玻璃的主要原材料。
石英玻分为:根据熔炼工艺的不同,商业化石英玻璃主要分以下四类:
(1)真空气氛下电熔工艺,原料使用高纯石英砂(40目——80目)。羟基含量小(1ppmw——10ppmw),但相对来说,气泡与金属杂质含量高,Al(30ppmw——100ppmw),Na(4ppmw)。商用品名有Infrasil,G.E.105,201,204。
(2)气炼工艺,以氢气或其他含氢燃料与氧气作为能源熔制石英玻璃,原料使用高纯石英砂(100目——200目)。熔炼过程中金属污染少,气泡少,但由于氢氧气氛下,羟基含150ppmw——400ppmw。商用品名有Herasil,Homosil,Optosil,G.E.104。
(3)火焰水解合成石英玻璃(CVD),SiCl4喷入氢氧焰中水解。基本没有金属杂质,但含有偏高的羟基(1000ppmw)和Cl(100ppmw)。商用品名SuprasilS,Spectrosil,Corning7940。
(4)合成石英玻璃(PCVD),无水的等离子焰中水解SiCl4。与第三种类似但羟基只有0.4ppmw,Cl为200ppmw。商用品名SuprasilW,SpectrosilWF,Corning7943。