石英玻璃——名副其實(shí)的“玻璃之王”
◎? 譚? 琦
石英玻璃是以二氧化硅單一組分構(gòu)成的特種工業(yè)玻璃，具有諸多優(yōu)良的物理化學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于冶金,、化工,、信息,、微電子,、激光,、核科學(xué),、天文學(xué),、航空航天,、國防軍工以及新型電光源等高科技領(lǐng)域，是國家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)和支柱性產(chǎn)業(yè)發(fā)展中不可替代的高純基礎(chǔ)材料,。
最純的化學(xué)純度,。如前面所述，石英玻璃的成分就是二氧化硅,，原料是極純的石英砂,，或者是采用四氯化硅、有機(jī)硅等硅化物為原料通過化學(xué)合成制備,，通常二氧化硅含量能達(dá)到99.999%,。
最好的熱學(xué)性能。石英玻璃線性膨脹系數(shù)在0～1000攝氏度之間的平均值為5.4×10-7K-1,，僅為陶瓷的1/6和普通玻璃的1/20,。在石英玻璃中摻入一定量的鈦，可以制成膨脹系數(shù)接近零的超低膨脹的石英玻璃,。石英玻璃可在1100攝氏度的高溫下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作,，短期使用溫度可達(dá)1400攝氏度，且從1000攝氏度驟降到20攝氏度不會(huì)炸裂,。
最大的比電阻,。石英玻璃具有極好的電絕緣性能，在常溫下,，透明和不透明石英玻璃的固有電阻率分別是1017Ω·m和1014Ω·m,，相當(dāng)于普通玻璃的103～106倍，對(duì)全部頻率的介電損耗微小,。
最好的耐輻照性,。石英玻璃具有耐宇宙射線（>10年）和耐輻射的性能，合成高純石英玻璃不吸收中子,，能經(jīng)1010倫琴射線的照射不變色,。耐輻照石英玻璃已經(jīng)廣泛用作“神舟”系列宇宙飛船的窗口材料，“天宮”系列空間實(shí)驗(yàn)室關(guān)鍵部件的防護(hù)罩等,。
最強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性 ,。石英玻璃耐腐蝕，除氫氟酸和300攝氏度以上的熱磷酸外,，石英玻璃基本不與其他酸類物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),。耐酸能力是陶瓷的30倍，不銹鋼的150倍。極高的純度和良好的化學(xué)穩(wěn)定性使得石英玻璃可以應(yīng)用在半導(dǎo)體制造業(yè)等對(duì)生產(chǎn)條件要求較高的環(huán)境中,。
由此可見,，石英玻璃具有其他玻璃材料不可取代的一系列特殊性能，是名副其實(shí)的“玻璃之王”,。
（作者單位：中國地質(zhì)調(diào)查局鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所）
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