Quartz glass
Kvartsilasi, joka tunnetaan myös nimellä sulatettu piidioksidi, on ainutlaatuinen lasityyppi, joka tarjoaa erityisiä ominaisuuksia erityisesti vaativissa ja korkeita lämpötiloja sisältävissä käyttökohteissa. Tässä ovat kvartsilasin tärkeimmät ominaisuudet:
- Korkea lämmönkestävyys: Kuten borosilikaattilasi, kvartsilasi kestää erinomaisesti kuumuutta ja sietää erittäin korkeita lämpötiloja (jopa 1 000 °C tai enemmän) ilman, että se muotoutuu tai rikkoutuu. Sen sulamispiste on erittäin korkea, tyypillisesti noin 1 650 °C (3 002 °F).
- Alhainen lämpölaajeneminen: Kvartsilasilla on vieläkin pienempi lämpölaajenemiskerroin kuin borosilikaattilasilla, mikä tarkoittaa, että se laajenee tai supistuu vähemmän lämpötilan muuttuessa. Tämä tekee siitä ihanteellisen tarkkuutta ja vakautta vaativiin käyttökohteisiin vaihtelevissa lämpöolosuhteissa.
- Optinen läpinäkyvyys: Kvartsilasi on erittäin läpinäkyvä ultravioletti- (UV), näkyvälle ja infrapuna- (IR) valolle. Tämän ansiosta se soveltuu erinomaisesti optisiin käyttökohteisiin, kuten linsseihin, valokuituihin sekä lasereiden ja suurtehovalolähteiden ikkunoihin.
- Kemiallinen inerttiys: Kvartsilasi on erittäin kemikaalinkestävä eikä reagoi helposti happojen, emästen tai muiden aggressiivisten aineiden kanssa. Siksi se soveltuu käytettäväksi kemiallisissa prosessointiympäristöissä, laboratoriolaitteissa ja reaktiivisia aineita sisältävissä astioissa.
- Sähköeristys: Kvartsilasi on erinomainen sähköneriste, mikä tekee siitä hyödyllisen suurjännite- ja korkeataajuussovelluksissa, kuten sähkökomponenteissa, eristeissä ja puolijohteissa.
- Korkea puhtaus: Kvartsilasilla on erittäin korkea puhtausaste, ja se valmistetaan usein luonnollisesta piidioksidista (SiO₂). Tämän vuoksi se on ihanteellinen käyttökohteisiin, joissa materiaalin puhtaus on kriittistä, kuten puolijohteiden valmistuksessa ja tarkkuusoptiikassa.
- Kestävyys: Kvartsilasi on kovaa ja naarmuuntumista kestävää, vaikka se voikin olla hauraampaa ja alttiimpaa rikkoutumaan mekaanisen iskun seurauksena. Ääriolosuhteissa, erityisesti lämmön ja kemikaalialtistuksen suhteen, se on kuitenkin kestävämpää kuin useimmat muut lasityypit.
UV-läpäisevyys: Kvartsilasi on erityisen tunnettu kyvystään läpäistä UV-valoa, minkä vuoksi se on keskeinen materiaali UV-lampuissa, sterilointilaitteissa ja muissa UV-teknologiaan perustuvissa ratkaisuissa.
Näiden ominaisuuksien ansiosta kvartsilasia käytetään laajasti aloilla, kuten:
- Optiset sovellukset (esim. linssit, peilit, prismat)
- Puolijohde- ja elektroniikkavalmistus (esim. substraatit, upokkaat)
- UV- ja laserteknologiat
- Laboratoriot (erikoislasitavaroita varten)
- Korkean lämpötilan laitteet (esim. uunit, reaktorit)
Yhteenvetona voidaan todeta, että kvartsilasia arvostetaan sen lämpöteknisten, kemiallisten ja optisten ominaisuuksien yhdistelmän vuoksi, mikä tekee siitä ihanteellisen erittäin vaativiin käyttökohteisiin useilla kehittyneillä teollisuudenaloilla.
Tässä on yleiskatsaus sulatetun kvartsin (tunnetaan myös nimellä sulatettu piidioksidi, kun se on erittäin puhdasta) yleisiin teknisiin tietoihin.
Chemical Composition
Oxide
% by Weight
SiO₂
~99.95% – 99.999%
Derived from high-purity silica sand or synthetic processes.
Thermal Properties
Property
Value
Softening Point
~1665 °C
Annealing Point
~1180 °C
Strain Point
~1070 °C
Continuous Use Temp
>1000 °C
Thermal Expansion (20–1000 °C)
~0.55 × 10⁻⁶ /K
Thermal Shock Resistance
Very High (can handle rapid ΔT >1000 °C depending on thickness)
Mechanical Properties
Property
Value
Density
~2.2 g/cm³
Young's Modulus
~72 GPa
Poisson's Ratio
~0.17
Compressive Strength
~1100 MPa
Tensile Strength
~50 MPa (depends on surface quality)
Hardness (Mohs)
~5.5–6.5
Knoop Hardness
~570
Electrical Properties
Property
Value
Electrical Resistivity
>10¹⁶ Ω·cm at 25 °C
Dielectric Constant (1 MHz)
~3.8
Dielectric Strength
~40–50 kV/mm
Optical Properties
Property
Value
Transmission Range
~180 nm to >3,000 nm
Refractive Index (n₅₈₉)
~1.458
UV Transmission
Excellent (down to 180 nm or lower depending on purity)
Birefringence
Very low
Fluorescence
None (ideal for UV optics)
Keskeiset edut
- Erittäin korkea lämmönkestävyys
- Erinomainen UV- ja IR-läpäisevyys
- Kemiallinen inerttiys (kestää useimpia happoja, lukuun ottamatta HF:ää)
- Erittäin alhainen kaasunpoisto (ihanteellinen tyhjiö- ja puolijohdesovelluksiin)
- Stabiili korkeaenergisen säteilyn alaisena
