ควอตซ์คืออะไร?

วัสดุควอตซ์ (SiO₂) มีลักษณะคล้ายกับแก้วมากเมื่อมองแวบแรก แต่สิ่งที่พิเศษคือแก้วทั่วไปประกอบด้วยส่วนประกอบหลายอย่าง (เช่น ทรายควอทซ์ บอแรกซ์ กรดบอริก แบไรท์ แบเรียมคาร์บอเนต หินปูน เฟลด์สปาร์ โซดา เถ้า ฯลฯ) ในขณะที่ควอตซ์มีเพียงส่วนประกอบ SiO₂ และโครงสร้างจุลภาคของหน่วยโครงสร้างจัตุรมุขของซิลิคอนไดออกไซด์ที่ประกอบด้วยเครือข่ายอย่างง่าย

เนื่องจากควอตซ์มีสิ่งเจือปนจากโลหะในปริมาณน้อยมากและมีความบริสุทธิ์สูงมาก ควอตซ์จึงมีลักษณะและข้อดีที่แก้วชนิดอื่นไม่มีอยู่จริง และเป็นที่รู้จักในชื่อ "มงกุฎ" ของวัสดุแก้ว ตัวอย่างเช่นระดับความต้านทานความร้อนควอตซ์แม้ในไฟสีแดงทันทีหลังจากน้ำจะไม่ระเบิดในขณะที่กระจกธรรมดาไม่ต้องพูดถึงสีแดงหลังจากน้ำไม่ระเบิดเพียงการเผาไหม้เป็นชิ้น ๆ ข้อดีเฉพาะเพิ่มเติมมีดังนี้:

1 ทนต่ออุณหภูมิสูง อุณหภูมิจุดอ่อนตัวของแก้วควอตซ์ประมาณ 1,730 ℃ สามารถใช้งานได้นานที่ 1,150 ℃ อุณหภูมิสูงสุดในช่วงเวลาสั้น ๆ สูงถึง 1,450 ℃

2 ความต้านทานการกัดกร่อน นอกจากกรดไฮโดรฟลูออริกแล้ว ควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงแทบไม่มีปฏิกิริยาทางเคมีกับกรดอื่นๆ และที่อุณหภูมิสูง ควอตซ์สามารถทนต่อกรดซัลฟิวริก กรดไนตริก กรดไฮโดรคลอริก น้ำกัดทอง เกลือที่เป็นกลาง คาร์บอนและซัลเฟอร์ และการกัดเซาะอื่นๆ ความต้านทานต่อกรดสูงกว่าเซรามิก 30 เท่า และสแตนเลส 150 เท่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งความเสถียรทางเคมีที่อุณหภูมิสูง ซึ่งไม่มีใครเทียบได้กับวัสดุวิศวกรรมอื่นๆ

3 เสถียรภาพทางความร้อนที่ดี ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงมีขนาดเล็กมาก สามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่รุนแรง ควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงที่ให้ความร้อนประมาณ 1100 ℃ น้ำจะไม่ระเบิดลงในอุณหภูมิห้อง

4 ประสิทธิภาพการส่งผ่านแสงที่ดี ควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงในแสงอัลตราไวโอเลตถึงแสงอินฟราเรดตลอดแถบสเปกตรัมมีคุณสมบัติการส่งผ่านแสงที่ดี อัตราการส่งผ่านแสงที่มองเห็นได้มากกว่า 93% โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณสเปกตรัมอัลตราไวโอเลต ~ การส่งผ่านแสงขนาดใหญ่สูงถึง 80% หรือมากกว่า

5 คุณสมบัติของฉนวนไฟฟ้าที่ดี ค่าความต้านทานของควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงเทียบเท่ากับแก้วควอตซ์ธรรมดาถึง 10,000 เท่า ซึ่งเป็นวัสดุฉนวนไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม แม้ในอุณหภูมิสูงก็มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดีเช่นกัน

คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่ยอดเยี่ยมเหล่านี้ วัสดุควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ เซมิคอนดักเตอร์ การสื่อสาร แหล่งกำเนิดแสงไฟฟ้า พลังงานแสงอาทิตย์ การป้องกันประเทศ เครื่องมือวัดที่มีความแม่นยำสูง เครื่องมือทางกายภาพและเคมีในห้องปฏิบัติการ พลังงานนิวเคลียร์ นาโน- อุตสาหกรรมและอื่น ๆ