应用于航天器的石英玻璃的独特之处,航天器所用的材料一般都是特殊材料,就比如石英玻璃这种材料让嫦娥四号实现了人类探测器首次月背软着陆、首次月背与地球的中继通信,开启了人类月球探测新篇章。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耐辐照石英玻璃更是功不可没。
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,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。
1、石英玻璃的种类
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)。
(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。
(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)。
(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。