石英玻璃是特种工业技术玻璃，具有普通玻璃无可比拟的一系列优异性质，被新材料领域专家誉为“玻璃之王”，是现代信息产业、光学、光伏、半导体等国家战略性新兴产业和航空航天等国防领域的重要基础性材料。
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概述
石英玻璃是一种由高纯度天然石英（如水晶、石英砂）熔融而成的非晶态材料，主要成分为二氧化硅（SiO₂），以其极小的线膨胀系数（仅为普通玻璃的1/10~1/20）著称。
石英玻璃拥有卓越的抗热震性，能够在极端温度条件下保持稳定，常用温度为1100℃~1200℃，短期可承受高达1400℃的高温，主要用于高端实验室设备、特殊高纯度产品的提炼装置以及需要优异光学性能玻璃的领域。
结构特点
石英玻璃是由单一的二氧化硅成分构成的非晶态材料，其结构是由紧密排列的二氧化硅四面体结构单元通过共享氧原子形成连续的三维网络。由于石英玻璃是非晶态的，因此其微观结构并不像晶体那样具有长程有序性，而是呈现出一种短程有序、长程无序的状态。
加之Si-O化学键能较强且稳定，这种非晶态结构使得石英玻璃具有许多独特的物理和化学性质，如优异的光谱透过性、极低的热膨胀系数和电导率，以及出色的耐辐照性和在极端条件下的长寿命等，这些特点共同构成了石英玻璃在众多领域不可替代的应用价值。
分类
1
按外观分
可分成透明和不透明两大类。
2
按纯度分
可分为普通、高纯和掺杂三类。
普通石英玻璃：通常指的是纯度较低、含有一定量杂质的石英玻璃。
高纯石英玻璃：指的是纯度极高的石英玻璃，其中杂质的含量极低，通常用于需要高纯度的应用场合。
掺杂石英玻璃：指的是在制备过程中加入了特定添加剂（如氟化物、金属氧化物等）以改变其某些性能（如折射率、热膨胀系数等）的石英玻璃。
3
按产品形状分
可分为管材、棒材、板材、坩埚、钟罩和灯工制成品以及石英玻璃纤维、石英棉等。每种类型都有其独特的特性和应用领域。
石英管材
石英钟罩
4
按特殊功能分
有低膨胀石英玻璃、耐辐照石英玻璃、透紫外或透红外石英玻璃、滤紫外石英玻璃等。
5
按制备方法分
石英玻璃可分成天然石英玻璃和合成石英玻璃。
天然石英玻璃是用天然水晶或硅石作原料经高温熔制而成的，又被称为普通石英玻璃。
合成石英玻璃则使用无机或有机含硅的液体化合物（如四氯化硅）经火焰水解合成工艺制成，因纯度高、品质好被称为高纯石英玻璃。
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特性
01
优异的光学性能
与普通玻璃相比，高纯石英玻璃具有从远紫外（160nm）到远红外（5μm）极宽光谱内的良好透过性，优异的光谱透过性和光学均匀性使得石英玻璃广泛应用于半导体光刻和精密光学器件领域。
石英玻璃还具有良好的耐辐照性能，耐辐照石英玻璃已经广泛用作“神舟”系列宇宙飞船的窗口材料，“天宫”系列空间实验室关键部件的防护罩等。
02
机械强度高
石英玻璃和普通玻璃类似，属于脆硬材料。但石英玻璃的硬度大，莫氏硬度可达七级，因此具有较高的机械强度，这使得它在需要承受一定机械应力的场合下也能保持稳定的性能。
03
电绝缘性能好
石英玻璃是优良的电绝缘材料。其电阻率极高，常温下石英玻璃的电阻率高达1.8×1019Ω∙cm（欧姆·厘米），能够承受高电压而不发生击穿或漏电现象。石英玻璃电阻率随着温度升高略有下降，不透明石英玻璃的电阻率低于透明石英玻璃，使其在电子工业中有广泛应用，如用于制造高压电器元件、电子管等。
04
热学性能
由于石英玻璃内部几乎全部为较强的Si-O键作用，它的软化温度非常高，长期工作温度可达1000℃。
石英玻璃的热膨胀系数是常见工业玻璃之中最低的，其中线膨胀系数可达5×10-7/℃，这意味着它在温度变化时尺寸稳定性好，抗热震性（即在短时间内反复经历极大的温差也不会开裂）强，经过特殊处理的石英玻璃甚至可以达到零膨胀。
高纯的石英玻璃可以应用在半导体行业的芯片制造、光纤制造的辅材、工业高温炉的观察窗、大功率电光源以及航天飞机表面充当隔热层等。极低的热膨胀系数还使得石英玻璃可以应用于精密仪器、大型天文望远镜的镜头材料等。
05
化学稳定性
石英玻璃具有高度的化学稳定性，能在多种化学环境中保持其性能和完整性。
不同于其他的商业玻璃，石英玻璃对水有着极高的化学稳定性，因此可以应用在对水的纯度要求极高的水蒸馏器中。同时具有优良的耐酸性和耐盐性，除氢氟酸、磷酸和碱性盐溶液外，石英玻璃在常温下以及高温下都能耐受各种物质的侵蚀。此外，石英玻璃和大多数氧化物、金属、非金属以及气体等在常规温度下都不反应。
极高的纯度和良好的化学稳定性使得石英玻璃可以应用在半导体制造业等对生产条件要求较高的环境中。
06
其他性能
石英玻璃的结构在高温下允许某些气体的离子通过网络进行扩散，其中以钠离子的扩散为最快。石英玻璃的这一性能对于使用者尤为重要，例如，半导体工业用石英玻璃作为高温容器或扩散管时，由于半导体材料要求很高的纯度，所以要求与石英玻璃接触的作为炉衬的耐火材料必须预先经过高温和清洁处理，除掉钾、钠等碱性杂质，然后才能放入石英玻璃内使用。
尽管石英玻璃是脆性材料，但通过适当的加工工艺（如切割、研磨、抛光等），可以将其加工成各种形状和尺寸的产品。这使得石英玻璃在制造复杂形状和结构的产品时具有较大的灵活性。
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