معرفی
بر خلاف شیشه های معمولی ، شیشه کوارتز حاوی اکسید کلسیم یا سودا نیست ، ولی سیلیکای خالص در خود دارد. این نوع شیشه توسط ذوب کردن شن کوارتزی با ناخالصی استثنائی ( محتوایSiO2 برابر با 99.98 درصد) و سپس اجازه به خنک و سفت شدن ماده ی ذوب شده ، تولید می شود .موارد ساخته شده از شیشه کوارتز ویژگی های متعدد استثنائی دارند که باعث می شود برای استفاده در محصولات با کیفیت بالا ایده آل باشند و در کاربرد های مختلف به کار گرفته شوند.
این شیشه‌ها از ذوب شن‌های کوارتزی بدست می‌آید و معمولا برای ساختن ظروف آزمایشگاهی که نیاز به تحمل دماهای بالا دارند (بیش از دمایی که شیشه‌های پیرکس تحمل می‌کنند) بکار می‌رود. ساخت سیلیس 100% و کار با آن مشکل است، زیرا سیلیس در دماهای بالا تمایل به تبخیر شدن دارد.
کاربرد های شیشه کوارتز
- نفوذ پذیری برای مادون سرخ برای نور UV -طول موج تقریبا 170 تا 5000 نانو متر-
- خلوص بسیار بالا
- انعطاف پذیری عالی
- قدرت تراکم بالا
- نقطه نرم شدگی به نسبت هر نوع شیشه ی دیگر به شکل بارزی بالاتر است
- ضریب گسترش حرارتی بسیار پایین
- مقاومت بالا نسبت به شوک حرارتی
- ضرورتا نسبت به گاز ها نفوذ ناپذیر
- ویژگی های انتقال نور عالی
- مقاومت شیمیایی استثنائی بسیار بالا
- مقاومت بالا
- قدرت در هم گسیختگی تقریبا 40 kV/mm
- توانایی بالا در زمینه ی عایق بودن
در تولید لامپ ، به صورت غالبی از شیشه کوارتز برای ساخت لامپ های IR و UV استفاده می شود که نیاز به خلوصی با سطح بالا و مقاومت نسبت به انکسار دارند . این قابلیت ها باعث می شود عمر خدمات لامپ ، حتی در دما های عملکردی بالا ، طولانی شود .تمامی تولید کنندگان نیمه هادی در تمامی بخش های دنیا از شیشه کوارتز به شیوه های متنوع در فرآیند های تولید خود استفاده می کنند.
مشخصات شیشه‌های سیلیسی
ویژگی های بی نظیر شیشه کوارتز عبارتند از خلوص شیمیایی بالا ، مقاومت حرارتی بالا و تولرانس ابعادی دقیق . شیشه کوارتز به علت خلوص استثنائی که دارد ، تقریبا عاری از نا خالصی هایی همانند با فلزات است که برای اجزای نیمه هادی مضر هستند. شیشه‌های سیلیسی دارای 99.8 % سیلیس بوده ، دمای کار با آن ، حدود است. ضریب انبساطی شیشه کوارتزی در هر درجه سانتی‌گراد است و دمای تاباندن آن است. برای تاباندن ظروف شیشه‌ای سیلیسی که ضخامت جداره آن تا 2 mm باشد، می‌توان از شعله استفاده کرد. طیف دمایی که در آن سیلیس نرم شکل‌پذیر است، بطور محسوس کوتاه بوده ، برای عملیات شکل دادن به آن ، بجای دمیدن از ابزارهای زغالی استفاده می‌شود.
انواع شیشه‌های سیلیسی
نوع اول
نوع اول به شیشه جلا داده شده معروف است. شفاف بوده ، دارای سطوح داخلی و خارجی صاف است. از آن ، به عنوان روکش ترموکوپلها در کوره‌های گازی و اجاق گازها استفاده می‌شود.
نوع دوم
نوع دوم دارای سطوح خارجی زبر و ناهموار است. در ساختمان کوره‌های الکتریکی بکار می‌رود و به شیشه‌های شنی معروف است.
نوع سوم
نوع سوم از گداختن شیشه‌های شنی بدست می‌آید. دارای سطوح خارجی و داخلی نسبتا صاف بوده ، برای انجام واکنش‌های شیمیایی و یا احتراقی در فشار جو یا تحت خلاء بکار می‌رود و به شیشه لعابدار معروف است.
نوع چهارم
شیشه‌های سیلیسی نوع چهارم دارای شفافیت زیاد در برابر نور مرئی و اشعه ماورای بنفش و مادون قرمز است. دارای قدرت مکانیکی و مقاومت شیمیایی بالاتری از شیشه‌های نیم شفاف است و برای کارهای تحت خلاء مورد استفاده قرار می‌گیرد. این شیشه به شیشه استاندارد و شفاف معروف است و بسیار گرانتر از سایر شیشه‌های سیلیسی است. شیشه سیلیسی نوع چهارم ، ترکیبی از سیلیس 5.96 % ، اکسید بور 3 % و اکسید آلومینیوم 0.5 % می‌باشد.
خواص شیشه‌های سیلیسی نوع چهارم
این شیشه در دمای 1520 شکل‌پذیر می‌شود و آنرا با چراغهایی که سوخت آنها هیدروژن همراه با گاز مایع است که بطور محسوس از ضریب انبساط شیشه‌های پیرکس کمتر و اندکی از ضریب انبساط سیلیس خالص بیشتر است. این شیشه ، استعداد تاباندن خوبی دارد و تا دمای را بدون تغییر شکل تحمل می‌کند و برای مواردی که نیاز به تحمل حرارت‌های بسیار بالا ضروری است، از این شیشه‌ها استفاده می‌شود.
کاربرد شیشه‌های سیلیس نوع چهارم
به‌دلیل شفافیت فوق‌العاده از این شیشه‌ها برای ساخت سلهای اندازه گیری طول موج ، دماغه موشک‌ها و شیشه‌های سفینه‌های فضایی استفاده می‌شود. این شیشه‌ها از لحاظ شیمیایی و فیزیکی بسیار مقاوم بوده ، استفاده از آن در کارهای معمول و متداول شیشه‌گری به‌دلیل گرانی مقرون به صرفه نیست.
