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埃爾派知識課堂:石英玻璃的制備方法有哪些

2021-03-05
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作者:埃爾派
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石英玻璃是由二氧化硅單一組分構(gòu)成的特種工業(yè)技術(shù)玻璃,由于其具有耐溫、耐絕大部分酸、低膨脹等特殊理化性能,被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)、光通訊、電光源等高新技術(shù)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的光學(xué)石英玻璃制備工藝有間接合成法、溶膠-凝膠法、電熔法、氣煉法、化學(xué)氣相沉積法、等離子化學(xué)氣相沉積法等。...

石英玻璃是由二氧化硅單一組分構(gòu)成的特種工業(yè)技術(shù)玻璃,由于其具有耐溫、耐絕大部分酸、低膨脹等特殊理化性能,被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)、光通訊、電光源等高新技術(shù)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的光學(xué)石英玻璃制備工藝有間接合成法、溶膠-凝膠法、電熔法、氣煉法、化學(xué)氣相沉積法、等離子化學(xué)氣相沉積法等。

間接合成法

間接合成法是相對于目前較常見的四種“直接”工藝技術(shù)而言的,其包括低密度二氧化硅疏松體的沉積和燒結(jié)兩個主要工序。即以含硅化合物為原料,采用低溫化學(xué)氣相沉積工藝沉積形成低密度二氧化硅疏松體,其后燒結(jié)過程與摻雜、脫水、脫氣、致密化同時(shí)進(jìn)行,直至達(dá)到玻璃化。

溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠法制備石英玻璃塊體時(shí),其坯體易開裂,有機(jī)原料引入的殘余碳會使玻璃在熔制的過程產(chǎn)生黑斑和氣泡,而且制備過程反應(yīng)時(shí)間較長,不利于工業(yè)上規(guī)?;a(chǎn)。

電熔法和氣煉法

電熔和氣煉工藝均以高純石英砂為原料,經(jīng)過1800℃以上高溫熔制成石英玻璃。但制成的石英玻璃純度低、紫外透過率差、氣泡雜點(diǎn)多,嚴(yán)重影響光學(xué)性能,難以滿足高端光電技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用需求。

化學(xué)氣相沉積法

化學(xué)氣相沉積法制備的合成石英玻璃金屬雜質(zhì)含量低、遠(yuǎn)紫外透過率高、光學(xué)均勻性高,但紅外光學(xué)性能較差。此類合成石英玻璃廣泛應(yīng)用于航天、集成電路、精密儀器和激光核技術(shù)等領(lǐng)域。

等離子化學(xué)氣相沉積法

等離子化學(xué)氣相沉積法以高純四氯硅烷為原料,用高頻等離子體火焰代替氫氧火焰。該工藝制備的石英玻璃金屬雜質(zhì)和羥基含量低、紫外-紅外光譜透過性能優(yōu)良、折射率穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)均勻性良好,且無氣泡和雜點(diǎn),因此廣泛用作各類光學(xué)透鏡和高穩(wěn)定性慣導(dǎo)器件的基材。

90年代至今,國家引進(jìn)先進(jìn)技術(shù),加強(qiáng)自主創(chuàng)新,使原料和生產(chǎn)工藝都取得了巨大進(jìn)步,制備的石英產(chǎn)品質(zhì)量也在不斷提高。中低端石英制品已達(dá)到產(chǎn)業(yè)化,并可滿足國內(nèi)需求,但在突破制備高端石英制品的技術(shù)上還需不斷努力。

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