شیشه کوارتز
در این صفحه از شیشه کوارتز با موارد زیر آشنا شوید:
شیشه کوارتز؛ یک راه حل سودآور برای محصولات صنعتی
شیشه کوارتز یکی از راه حل‌های سودآور برای محصولات صنعتی است که در طول سال‌ها به وجود آمده است. با توجه به تلاش‌های مردم برای ایجاد شیشه‌های شفاف و مقاوم در برابر عوامل مخرب، شیشه کوارتز به عنوان یک راه‌حل کامل ظاهر شده است و امروزه در صنایع مختلف به کار می‌رود. در این مقاله قصد داریم به معرفی شیشه کوارتز و ویژگی‌های آن بپردازیم.
شیشه کوارتز چیست؟
ساختار شیشه کوارتز مبتنی بر یک ماده سیلیکات بدون جزء قلیایی است و دارای دمای ذوب متغیر است که در برخی موارد می‌تواند از 1700 تا 2150 درجه سانتیگراد باشد. فرآیند شکل‌گیری آن می‌تواند در داخل کوره‌های خاص یا خارج از آنها صورت گیرد.
این شیشه ممکن است شامل مواد افزودنی مانند کروم، تیتانیوم، نقره، سدیم، کبالت، مس، سرب یا آهن باشد و حاوی حباب‌های گازی با قطر 0.03 تا 0.3 میکرومتر باشد.
شیشه کوارتز به دلیل ساختار آن بر پایه چهارتایی سیلیکون-اکسیژن شناخته می‌شود. در این ساختار، مولکول‌های SiO به دلیل دو اتم اکسیژن مخالف با یکدیگر پیوند می‌یابند. هرچند نظم دقیقی در چیدمان مولکول‌ها نسبت به یکدیگر وجود ندارد، اما آنها شبکه‌های سه بعدی را تشکیل می‌دهند، به همین دلیل شیشه‌های کوارتز دارای خواص مواد بی‌شکل هستند. از سیلیس خالص، کوارتز وریدی، ماسه کوارتز و سیلیس مصنوعی برای تولید شیشه‌های سیلیکات استفاده می‌شود.
تفاوت بین شیشه کوارتز و شیشه معمولی
تفاوت اصلی بین شیشه کوارتز و شیشه معمولی نقطه ذوب بالای آن است که بیش از 1500 درجه سانتیگراد می‌باشد. در همان زمان، اکسید سیلیکون شروع به انتشار تابش شدید نور در طیف مرئی می‌کند.
با توجه به ماهیت بی‌شکل مواد اولیه، فرآیند ذوب می‌تواند مدت زمان زیادی به طول انجامد. ترکیب مذاب دارای ویسکوزیته بالایی است که اجازه حرکت آسان به ماده نمی‌دهد. این امر تولید شیشه کوارتز با ضخامت دیواره یکسان را مشکل می‌کند.
تفاوت های دیگر بین شیشه کوارتز و شیشه معمولی شامل موارد زیر است:
تفاوت‌های دیگر بین شیشه کوارتز و شیشه معمولی شامل موارد زیر است:
1. خواص حرارتی: شیشه کوارتز نقطه ذوب بسیار بالاتری نسبت به شیشه معمولی دارد.
2. خواص انتقال: کوارتز دارای محدوده انتقال بیشتری نسبت به شیشه است.
3. سازگاری شیمیایی: ساختار شیمیایی کوارتز قوی‌تر از شیشه است و می‌تواند طیف وسیعی از مواد شیمیایی را کنترل کند که ممکن است باعث ذوب یا آسیب رساندن به یک شیشه معمولی شود.
4. سرعت انتقال بالا از اشعه مادون قرمز به اشعه ماوراء بنفش، ضریب انبساط حرارتی پایین، مقاومت عالی در برابر تغییرات دما با امکان پیاده‌سازی مداوم برای دمای تا 1100 درجه سانتیگراد و قدرت دیالکتیکی بالا از دیگری تفاوت‌های شیشه کوارتز نسبت به شیشه معمولی است.
شرایط تولید شیشه کوارتز
شرایط تولید شیشه کوارتز بسیار ویژه و حساس است. برای تولید این نوع شیشه، تجهیزات خاص و شرایط دقیقی لازم است. در زیر شرایط تولید شیشه کوارتز را بررسی می‌کنیم:
1. دمای بالا: تولید شیشه کوارتز نیازمند دمای بسیار بالا است، حدود 1800 درجه سانتیگراد، که باعث نگه‌داری آب در دماهای بالا و تولید محصولات شیشه‌ای مورد نیاز می‌شود.
2. شرایط استریل: اتاق تولید باید استریل باشد؛ به این معنا که ورود حتی مقادیر کوچکی از مواد آلوده می‌تواند باعث ترک‌های درون شیشه کوارتز شود و خواص آن را تحت تاثیر قرار دهد.
3. محافظت کارکنان: کارگران بخش تولید شیشه کوارتز باید از لباس و دستکش‌های مقاوم استفاده کنند، زیرا در معرض دمای بسیار بالا قرار می‌گیرند و حتی یک اشتباه کوچک ممکن است باعث صدمات جدی و سوختگی شود.
4. استفاده از تجهیزات مقاوم در برابر حرارت: تجهیزات برای تولید شیشه کوارتز از مواد مقاوم در برابر حرارت ساخته شده‌اند مانند گرانیت و تنگستن که وزن زیادی دارند و کارگران باید از نظر بدنی قوی و هوشیار باشند.
ویژگی هایی از خواص شیشه کوارتز
ویژگی‌های شیشه کوارتز که آن را برای کاربردهای تحقیقاتی و آزمایشگاهی مناسب می‌کنند عبارتند از:
1. مقاومت بالا در برابر حرارت: شیشه کوارتز تحت دماهای بسیار بالا قابل استفاده است بدون اینکه شکسته شود یا تغییر شکل دهد.
2. عایق الکتریکی: این نوع شیشه عایق الکتریکی خوبی دارد و برای برخی دستگاه‌های الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
3. نفوذپذیری: شیشه کوارتز نفوذپذیری کمی دارد که باعث می‌شود برای بسیاری از مواد شیمیایی مقاوم باشد.
4. مقاومت بالا در برابر خوردگی: این شیشه مقاومت بالایی در برابر خوردگی دارد و از اکسیداسیون و خوردگی در معرض عوامل شیمیایی می‌آید.
5. خلوص شیمیایی: شیشه کوارتز دارای خلوص شیمیایی بالا است که منجر به کاربردهای دقیق و حساس در آزمایشگاه می‌شود.
6. سختی و مقاومت بالا: شیشه کوارتز سختی و مقاومت بالایی دارد که از آن برای محافظت در مقابل ضربه‌ها و فشارهای زیاد استفاده می‌شود.
7. انتقال نوری گسترده: این شیشه انتقال نوری گسترده‌ای دارد که برای کاربردهای نورپردازی و اپتیکال مفید است.
8. سازگاری قوی با تغییرات دما: شیشه کوارتز با تغییرات دما سازگاری خوبی دارد و از انقباض و انبساط ناشی از تغییرات دما جلوگیری می‌کند.
9. اتصال بسیار قوی: شیشه کوارتز اتصال بسیار قوی و پایداری را ارائه می‌دهد که برای برخی از کاربردهای فناوری مهم است.
به طور کلی، شیشه کوارتز از ویژگی‌های الکتریکی و فیزیکی منحصر به فردی برخوردار است که آن را به یک ماده محبوب در زمینه‌های مختلف مانند علم، صنعت، و تحقیقات تبدیل کرده است.
خواص مفید اصلی شیشه های کوارتز را می توان به سه گروه تقسیم کرد:
خواص مفید اصلی شیشه‌های کوارتز را می‌توان به سه گروه تقسیم کرد:
1. خواص حرارتی: شیشه‌های کوارتز مقاومت بالا در برابر درجه حرارت بالا (حدود 1200 درجه سانتیگراد) دارند و ضریب انبساط دمای بالایی (تا 15 برابر بیشتر از شیشه معمولی) دارند که مقاومت در برابر نوسانات شدید و قابل توجه دما را تعیین می‌کند.
2. خواص شیمیایی: شیشه کوارتز خنثی است و با تمام مواد قلیایی و اسیدی واکنش نشان نمی‌دهد، به جز فسفریک و اسید هیدروفلوئوریک.
3. خواص نوری: ضریب شکست شیشه کوارتز 150 برابر کمتر از شیشه معمولی است. بنابراین، نه تنها نور خورشید و نور معمولی، بلکه تابش مادون قرمز یا ماوراء بنفش را نیز به تأخیر نمی‌اندازد.
کاربرد شیشه کوارتز
کاربردهای شیشه کوارتز بسیار گسترده است و شامل موارد زیر می‌شود:
1. تولید ظروف آزمایشگاهی، ابزارهای نوری، و تجهیزات الکتریکی.
2. استفاده در مواد نسوز مقاوم در برابر حرارت.
3. استفاده به عنوان مصالح ساختمانی.
4. تولید فیبرهای نوری.
5. استفاده در کابل‌های نوری برای انتقال سریع اطلاعات.
6. استفاده در لنزها و منشورها به عنوان مواد اپتیکی.
7. تولید لوله‌های شیشه‌ای کوارتز برای کنترل محصولات مایع در دماهای بالا.
8. استفاده در آزمایشگاه‌های علمی و صنعتی برای اندازه‌گیری سطح مایع، تولید بخاری برقی، انجام واکنش‌های شیمیایی، و ذخیره مواد تهاجمی.
9. استفاده در ساخت کشتی و موشک شیشه‌ای نوری.
10. استفاده در کارخانه‌های پتروشیمی به عنوان ماده‌ای مقاوم در برابر مواد شیمیایی.
11. استفاده در هواپیماها به عنوان لعاب و عایق حرارتی.
12. استفاده در صنایع نیمه‌هادی و تکنولوژی‌های مرتبط مانند فیبر نوری، سلول‌های خورشیدی و LED.
فرصت های فراوان برای محصولات شیشه ای کوارتز
شیشه کوارتز با ماهیت بسیار متفاوت برای استفاده عملی در بسیاری از زمینه ها (انرژی ، کالاهای مصرفی، اپتیک، متالورژی، روشنایی و صنایع شیمیایی) کاربرد دارد. چنین محصولاتی از انواع طبیعی سیلیس یا یک آنالوگ مصنوعی (دی اکسید سیلیکون که از طریق اکسیداسیون حرارتی یا گرم شدن سیلیکون در جو اکسیژن) به دست می آید، با ذوب آن به روش های مختلف ایجاد می شود.
محصولات کوارتز یک راه حل سودآور برای مناطق صنعتی متعدد هستند. بنابراین، بسیاری از عناصر مختلف از این مواد اولیه ایجاد می شود. از شیشه کوارتز در صنایع زیر استفاده می شود:
میله ها
عایق ها
حصار
لوله ها
وسایل تزئینی و سوغاتی
ظروف شیمیایی و آزمایشگاهی
عینک ها، قفسه ها و پارتیشن ها
دستگاه های نیمه هادی و ترموکوپل
تیرهای شیشه ای و صدا خفه کن برای فرها
بخاری های برقی و لامپ های درجه حرارت بالا
ماتریس ها، آینه های نجومی و لنزهای میکروسکوپی
سخن پایانی
شیشه کوارتز، یکی از مهم‌ترین مواد اولیه برای صنعت و اقتصاد محسوب می‌شود. این ماده با ماهیت بسیار متفاوت برای استفاده عملی در بسیاری از زمینه‌ها کاربرد شایانی دارد. توصیه می‌شود این محصول را از فروشگاه‌های معتبر اینترنتی خریداری کنید. بهتر است از شیشه کوارتز با کیفیت بالا استفاده کنید تا از عدم ایجاد حباب در آن مطمئن شوید.
