1. Temeljni sastav i arhitektonska obilježja kvarcne keramike
1.1 Kemijska čistoća i promjena kristalnog u amorfni
(Kvarcna keramika)
Kvarcni porculani, likewise called merged silica or integrated quartz, are a class of high-performance not natural products stemmed from silicon dioxide (SiO DVA) in its ultra-pure, non-crystalline (amorphous) kind.
Unlike conventional ceramics that rely upon polycrystalline frameworks, quartz porcelains are differentiated by their complete absence of grain limits as a result of their lustrous, isotropic network of SiO ₄ tetrahedra adjoined in a three-dimensional arbitrary network.
This amorphous framework is attained through high-temperature melting of natural quartz crystals or synthetic silica precursors, adhered to by fast cooling to stop formation.
The resulting product includes typically over 99.9% SiO ₂, with trace pollutants such as alkali steels (Na ⁺, K ⁺), aluminij, and iron maintained parts-per-million levels to protect optical clearness, electric resistivity, i toplinska učinkovitost.
Nedostatak dalekosežnog reda eliminira anizotropna djelovanja, čineći kvarcnu keramiku dimenzionalno stabilnom i mehanički dosljednom u svim uputama– vitalna prednost u primjenama točnosti.
1.2 Toplinsko ponašanje i otpornost na toplinski udar
Među najspecifičnijim funkcijama kvarcne keramike je njihov iznimno nizak koeficijent toplinskog širenja (CTE), normalno okolo 0.55 × 10 ⁻⁶/ K između 20 °C i 300 °C.
Ovaj skoro nulti rast proizlazi iz fleksibilnog Si– O– Si vezni kutovi u amorfnoj mreži, koji se može prilagoditi toplinskom naprezanju bez oštećenja, dopuštajući proizvodu da izdrži brze prilagodbe razine temperature koje bi sigurno popucale tradicionalni porculan ili čelik.
Kvarcna keramika može izdržati nevjerojatne toplinske udare 1000 °C, kao što je ravno uranjanje u vodu nakon zagrijavanja do visokih temperatura, bez lomljenja ili pucanja.
Ova zgrada ih čini važnima u postavkama uključujući ponovljene cikluse grijanja i hlađenja, kao što su sustavi grijanja za obradu poluvodiča, elementi zrakoplovstva, i sustavi svjetla visokog intenziteta.
Osim toga, Kvarcna keramika zadržava arhitektonsko poštenje do temperaturnih razina od otprilike 1100 °C u kontinuiranoj otopini, s približavanjem privremenog otpora izravnoj izloženosti 1600 °C u inertnim ambijentima.
( Kvarcna keramika)
Prošla otpornost na toplinski udar, pokazuju visoke razine temperature omekšavanja (~ 1600 °C )i izvanrednu otpornost na devitrifikaciju– iako dugotrajna izravna izloženost preko 1200 °C može započeti stvaranje površine točno u kristobalit, što može ugroziti mehaničku čvrstoću zbog prilagodbe količine kroz fazne pomake.
2. Optički, Električni, i kemijske kvalitete opreme od taljenog silicija
2.1 Širokopojasna transparentnost i fotonske aplikacije
Kvarcna keramika je poznata po svom izvanrednom optičkom prijenosu kroz veliki sablasni niz, produžujući od dubokog ultraljubičastog (UV) na ~ 180 nm prema bliskom infracrvenom (I) na ~ 2500 nm.
Tu otvorenost dopušta nedostatak nečistoća i homogenost amorfne mreže, što minimizira širenje i apsorpciju svjetlosti.
Sintetski spojeni silicij visoke čistoće, nastaje plamenom hidrolizom silicijevih klorida, također postiže veći UV prijenos i koristi se u važnim primjenama kao što je optika excimer lasera, fotolitografske leće, i svemirske teleskope.
Visoka granica oštećenja laserom materijala– otporan na kvar pod ekstremnim pulsirajućim laserskim zračenjem– čini ga savršenim za visokoenergetske laserske sustave koji se koriste u kombinaciji istraživanja i komercijalne strojne obrade.
Dodatno, njegova niska autofluorescencija i otpornost na zračenje jamče pouzdanost u kliničkim instrumentima, koji se sastoji od spektrometara, UV sustavi za tretiranje, i nuklearne alate za praćenje.
2.2 Dielektrična svojstva i kemijska inertnost
Iz električne perspektive, kvarcni porculani su izuzetni izolatori s prekomjernim kvantitativnim otporom 10 ¹⁸ Ω · centimetra na razini temperature prostora i dielektrične konstante od otprilike 3.8 na 1 MHz.
Njihov smanjeni tangens dielektričnog gubitka (tan δ < 0.0001) makes certain very little power dissipation in high-frequency and high-voltage applications, making them ideal for microwave home windows, radar domes, and insulating substrates in electronic assemblies.
Ove zgrade ostaju sigurne u širokom rasponu temperatura, za razliku od brojnih polimera ili standardnog porculana koji električki slabe pod toplinskim stresom i tjeskobom.
Kemijski, kvarcni porculan pokazuje impresivnu inertnost na većinu kiselina, koji se sastoji od solne, nitratni, i sumporne kiseline, zbog stabilnosti Si– O veza.
Usprkos tome, oni su osjetljivi na napad fluorovodične kiseline (HF) i čvrste antacide kao što je vrući natrijev hidroksid, koji oštećuju Si– O– Si mreža.
Ova osjetljiva reaktivnost koristi se u postupcima mikrofabrikacije gdje je potrebno kontrolirano jetkanje integriranog silicija.
U agresivnim komercijalnim okruženjima– kao što je rukovanje kemikalijama, poluvodičke mokre klupe, i rukovanje tekućinama visoke čistoće– kvarcna keramika služi kao obloge, naočale za gledanje, i komponente reaktora gdje se kontaminacija mora smanjiti.
3. Proizvodni procesi i geometrijsko inženjerstvo kvarcno keramičkih elemenata
3.1 Strategije odmrzavanja i oblikovanja
Proizvodnja kvarcne keramike uključuje brojne specijalizirane pristupe taljenju, svaki je prilagođen posebnoj čistoći i zahtjevima primjene.
Electric arc melting makes use of high-purity quartz sand thawed in a water-cooled copper crucible under vacuum or inert gas, creating large boules or tubes with excellent thermal and mechanical residential or commercial properties.
Flame blend, or combustion synthesis, entails burning silicon tetrachloride (SiCl ₄) in a hydrogen-oxygen fire, transferring fine silica fragments that sinter into a transparent preform– this approach produces the highest optical high quality and is used for synthetic merged silica.
Plasma melting uses a different course, giving ultra-high temperature levels and contamination-free processing for specific niche aerospace and protection applications.
When melted, quartz ceramics can be shaped via accuracy casting, centrifugal developing (for tubes), or CNC machining of pre-sintered spaces.
Due to their brittleness, machining calls for diamond tools and careful control to prevent microcracking.
3.2 Accuracy Manufacture and Surface Area Completing
Quartz ceramic components are frequently made right into intricate geometries such as crucibles, tubes, rods, windows, and customized insulators for semiconductor, solarni, and laser sectors.
Dimensional precision is critical, especially in semiconductor production where quartz susceptors and bell containers need to maintain precise placement and thermal harmony.
Surface completing plays an essential duty in efficiency; polished surface areas decrease light scattering in optical components and lessen nucleation sites for devitrification in high-temperature applications.
Graviranje puferiranim HF otopinama može stvoriti regulirane izglede površine ili se riješiti oštećenih slojeva nakon strojne obrade.
Za ultravisoki usisavač (UHV) sustava, kvarcni porculan se čisti i peče kako bi se uklonili površinski adsorbirani plinovi, jamči marginalno ispuštanje plinova i kompatibilnost s delikatnim postupcima poput molekularne zrake svjetlosti epitaksije (MBE).
4. Industrijska i znanstvena primjena kvarcne keramike
4.1 Uloga u proizvodnji poluvodiča i fotonapona
Kvarcna keramika temeljni su materijali u izradi ugrađenih krugova i solarnih ćelija, gdje rade kao cijevi peći, wafer skuteri (susceptori), i difuzijske komore.
Njihova sposobnost da izdrže toplinu pri oksidaciji, spuštanje, ili inertne atmosfere– u kombinaciji sa smanjenom metalnom kontaminacijom– čini određenu čistoću procesa i prinos.
Throughout chemical vapor deposition (KVB) or thermal oxidation, quartz elements preserve dimensional stability and stand up to warping, protecting against wafer damage and imbalance.
In solar production, quartz crucibles are used to expand monocrystalline silicon ingots via the Czochralski process, where their purity straight affects the electric top quality of the last solar cells.
4.2 Usage in Lights, Aerospace, and Analytical Instrumentation
In high-intensity discharge (HID) lamps and UV sterilization systems, quartz ceramic envelopes consist of plasma arcs at temperature levels surpassing 1000 ° C while transmitting UV and noticeable light efficiently.
Their thermal shock resistance protects against failing during fast light ignition and closure cycles.
U zrakoplovstvu, quartz ceramics are utilized in radar windows, sensing unit real estates, and thermal defense systems because of their reduced dielectric constant, high strength-to-density ratio, and security under aerothermal loading.
In analytical chemistry and life scientific researches, merged silica veins are necessary in gas chromatography (GC) and capillary electrophoresis (CE), where surface area inertness stops sample adsorption and guarantees accurate separation.
Nadalje, quartz crystal microbalances (QCMs), which depend on the piezoelectric residential properties of crystalline quartz (distinctive from merged silica), use quartz porcelains as protective housings and shielding assistances in real-time mass sensing applications.
U zaključku, quartz ceramics stand for an one-of-a-kind crossway of severe thermal resilience, optical openness, and chemical purity.
Njihov amorfni okvir i visoki SiO dva web sadržaja omogućuju učinkovitost u atmosferama u kojima standardni materijali prestaju raditi, od srca tvornica poluvodiča do strane područja.
Kako tehnologija napreduje prema višim razinama temperature, bolja preciznost, i čišći postupci, kvarcni porculan nastavit će djelovati kao ključni pokretač napretka u znanosti i na tržištu.
Distributer
Advanced Ceramics osnovan je listopada 17, 2012, je visokotehnološko poduzeće posvećeno istraživanju i razvoju, proizvodnja, obrada, prodaja i tehničke usluge keramičkih srodnih materijala i proizvoda. Naši proizvodi uključuju, ali nisu ograničeni na keramičke proizvode od bor karbida, Keramički proizvodi od borovog nitrida, Keramički proizvodi od silicij karbida, Keramički proizvodi od silicijevog nitrida, Keramički proizvodi od cirkonijevog dioksida, itd. Ako ste zainteresirani, slobodno nas kontaktirajte.([email protected])
oznake: Kvarcna keramika, keramička posuda, keramičke cijevi
Svi članci i slike su s interneta. Ako postoje problemi s autorskim pravima, kontaktirajte nas na vrijeme za brisanje.
Upitajte nas