سیلیس شیشه، نوعی شیشه درجه یک است که تقریباً منحصراً از سیلیس خالص ساخته شده است. دی اکسید سیلیکون (SiO2)، 99.9درصد وزن مواد خام را تشکیل میدهد و ارزش کاربردی ماده را تعیین میکند. ساخت سیلیس ذوب شده دشوار است و بنابراین قیمت آن از تمام شیشههای دیگر بیشتر است.
این ماده میتواند دمای عملکرد کوتاه مدت تا 1200 درجه سانتیگراد را تحمل کند و برای طیف گستردهای از کاربردها مانند سلولهای خورشیدی، سلولهای خورشیدی، باتریها یا حتی وسایل پزشکی مناسب است.
سیلیس شیشه چگونه ساخته میشود؟
مواد اولیه برای تولید سیلیس شیشه، کریستالهای کوهستانی با کیفیت بالا هستند. روش اصلی تولید کوارتز ذوب شده در خلاء یا اتمسفر بی اثر در دمای تقریبی 2000 درجه سانتی گراد است. این فرآیند در یک کوره الکتریکی یا شعله انجام میشود و سپس مواد مذاب به آرامی سرد میشوند.
از طرف دیگر، شیشه سیلیکا را میتوان با ذوب شن کوارتز ریز نیز تولید کرد. با این حال، این محصول به دلیل به دام افتادن حبابهای هوای میکروسکوپی، دارای اثر رنگین کمانی است.
بالاترین کیفیت شیشه کوارتز با برچسب JGS-1، در حال حاضر از سیلیکا مصنوعی (SiCl4) با استفاده از شعله اکسیژن-هیدروژن، به یک ماده خام با خلوص استثنایی تبدیل میشود. محصول فاقد حباب و اجزاء است و پارامترهای نوری بهینه را تضمین میکند.
خواص فیزیکی و شیمیایی شیشه سیلیکونی
سیلیس شیشه ضریب انبساط حرارتی کمی دارد. به این معنی است که در برابر شوک حرارتی مقاوم است. وقتی تا دمای بسیار بالا (تا 1100 درجه سانتیگراد) گرم شود، حتی اگر ناگهان در آب سرد شود، ترک نخواهد خورد.
سایر مزایای کاربردی مهم شیشه کوارتز عبارتند از:
- شفافیت کامل
- حداقل هدایت گرما و الکتریسیته
- انتقال پرتوهای UV و IR بالا
- استحکام فشاری و کششی نسبتاً بالایی دارد.
خواص شیمیایی منحصر به فرد شیشه سیلیکونی نیز قابل توجه است. در برابر آب و اسیدها (به جز اسید هیدروفلوئوریک) مقاوم است. نقطه ضعف این ماده مقاومت کم آن در برابر ماده قلیایی است.
تفاوت سیلیس شیشه با سایر انواع شیشه چیست؟
سیلیس شیشه در مقایسه با سایر انواع شیشههای مورد استفاده در صنعت (به عنوان مثال شیشه شناور یا شیشه فنی)، شفافیت، دوام و قابلیت عبور فوق العادهای در برابر اشعه ماوراء بنفش و مادون قرمز دارد. خاصیت دوم با جذب کم تابش الکترومغناطیسی مرتبط است.
مقاومت شیمیایی و دمای تبدیل بالا، شیشه سیلیکونی را برای کاربردهای علمی و صنعتی بسیار خاص، مناسب میکند. با وجود قیمت نسبتاً بالا، این ماده اولیه عملاً در بسیاری از شاخههای تولید غیرقابل جایگزین است.
تفاوت بین سیلیس شیشه و شیشه کوارتز چیست؟
سیلیس شیشه و شیشه کوارتز دو نوع شیشه متمایز هستند که برای کاربردهای مختلف استفاده میشوند. سیلیس شیشه از دی اکسید سیلیکون ساخته میشود و به دلیل هزینه کم، مقاومت بالا در برابر شوک حرارتی و مکانیکی و انتقال بالای اشعه ماوراء بنفش و مادون قرمز معمولاً برای فیبرهای نوری، پنجرهها، لنزها و دستگاههای الکترونیکی استفاده میشود.
شیشه کوارتز، ساختهشده از سیلیس خالص، برای محیطهای با دمای بالا و خورنده، مانند ساخت نیمه هادی، تجهیزات آزمایشگاهی و فیبرهای نوری لیزری پرقدرت استفاده میشود. شیشه کوارتز به دلیل فرآیند تولید آن که به دقت و کنترل خلوص بالا نیاز دارد گرانتر است. درک تفاوت بین شیشه سیلیس و کوارتز برای انتخاب مواد مناسب برای کاربردهای خاص و دستیابی به عملکرد و کیفیت مطلوب مهم است.
مهمترین کاربردهای شیشه سیلیس
شیشه سیلیکونی به طور گسترده در اپتیک، به ویژه نورسنجی و طیف سنجی استفاده میشود. در تولید تجهیزات اندازه گیری، تصویرسازها، لامپهای UV، لنزهای نوری، میکروسکوپ و عینکهای بینایی و همچنین لنزهای لیزری و منشورهای آینهای استفاده میشود.
شیشه سیلیکا به دلیل مقاومت فیزیکی و شیمیایی بالا در تولید ظروف شیشهای آزمایشگاهی مانند بوتهها، بشر، تابههای آنیلینگ و قایقهای احتراق و اواپراتورها استفاده میشود. همچنین به عنوان یک شیشه ساعت باکیفیت و ماده اولیه برای تولید کاشیهای سرامیکی مقاوم در برابر حرارت، غیر قابل تعویض است.
شیشه کوارتز همچنین برای ساخت هستههای ارتباطات فیبرهای نوری استفاده میشود. پارامترهای شفافیت و پراکندگی کم، مناسب بودن بالا را در این زمینه تعیین میکند.
سایر زمینههای آینده نگر از کاربرد شیشه سیلیکونی شامل ساخت نیمه هادی، صنعت روشنایی، الکترونیک و عکاسی است. پس از متالیزاسیون، میتوان از آن برای تولید مدارهای مایکروویو دقیق نیز استفاده کرد.
انتخاب سیلیس شیشه بهینه
شیشه کوارتز بسته به درجه خلوص طبقهبندی میشود که بر ویژگیهای نهایی محصول تأثیر میگذارد. در اپتیک بهتر است از با کیفیتترین شیشه JGS-1 ساختهشده از سیلیس مصنوعی استفاده شود. کلاسهای کیفی JGS-2 و JGS-3 با ویژگیهای عملکرد پایینتر همراه هستند.
بنابراین برای هر کاربرد صنعتی بهتر است شیشه سیلیکونی انتخاب شود که الزامات کیفیت را با عقلانیت اقتصادی ترکیب کند. استانداردهای جهانی طبقه بندی مواد، تصمیم گیری بهینه را تسهیل میکند.
شیشه سیلیکا دارای انتقال نوری بالا در محدوده طول موج گسترده، مقاومت حرارتی بالا و مقاومت تابشی بالا است. بیشتر این خواص مربوط به “سختی” شبکه شیشه سیلیسی است که توسط ساختارهای پایانی مانند SiOH و SiCl کنترل میشود. خواص کوارتز ذوبشده تولیدشده توسط ذوب پودر کوارتز طبیعی نه تنها توسط این ساختارهای پایانی کنترل میشود بلکه تحت تأثیر “ساختار دانه” نیز قرار میگیرد که نشان دهنده اثر چسبندگی ذرات پودر کوارتز طبیعی است.
سخن پایانی
کاربردها و ویژگیهای سیلیس شیشه، اهمیت این ماده را نشان میدهند. جهت تهیه انواع سیلیس از جمله سیلیس شیشه، میتوانید از نوین سیلیس با خیال راحت خرید خود را انجام دهید.