石英玻璃有什么特殊性質(zhì) 什么是石英玻璃的失透性

        玻璃是一種古老的建筑材料，早在古埃及時期就已出現(xiàn)。伴隨著人類社會共同發(fā)展，玻璃行業(yè)創(chuàng)造出了各種功能獨特的玻璃，使玻璃家族不斷興旺，例如防彈玻璃、光電玻璃、真空玻璃等，都在各自的領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。我們將介紹石英玻璃有什么特殊性質(zhì)，并說明石英玻璃與高硼硅玻璃的區(qū)別。

一、石英玻璃有什么特殊性質(zhì)

        石英玻璃是由各種純凈的天然石英(如水晶、石英砂等)熔化制成。線膨脹系數(shù)較小，是普通玻璃的1/10-1/20,有很好的抗熱震性。它的耐熱性很高，經(jīng)常使用溫度為1100~1200攝氏度，短期使用溫度可達1400攝氏度。石英玻璃主要用于實驗室設(shè)備和特殊高純產(chǎn)品的提煉設(shè)備。由于它具有高的光譜透射，不會因輻射線損傷(其他玻璃受輻射線照射后會發(fā)暗)，因此也是用于目前市場飛船、風(fēng)洞窗和分光光度計光學(xué)系統(tǒng)的理想玻璃。

        二氧化硅單一組分的特種工業(yè)技術(shù)玻璃。這種玻璃硬度大可達莫氏七級，具有耐高溫、膨脹系數(shù)低、耐熱震性、化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性能良好，并能透過紫外線和紅外線。除氫氟酸、熱磷酸外，對一般酸有較好的耐酸性。按透明度分為透明和不透明兩大類。按純度分為高純、普通和摻雜三類。用水晶，硅石，硅化物為原料，經(jīng)高溫熔化或化學(xué)氣相沉積而成。熔制方法有電熔法、氣煉法等。

二、什么是石英玻璃的失透性

        失透（又叫析晶性）是石英玻璃的一個固有缺點，從熱力學(xué)觀點看，石英玻璃的內(nèi)能高于結(jié)晶態(tài)方石英，屬熱力學(xué)上不穩(wěn)定的亞穩(wěn)態(tài)，當溫度高于1000℃時，SiO2分子振動加速，經(jīng)一段較長時間的重新排列、定向便形成結(jié)晶。失透性是以晶核成長速度來表示的，不透明石英玻璃在1520℃、透明石英玻璃在1620℃析晶速度分別達到大值。

        析晶主要出現(xiàn)在表面，其次是內(nèi)部缺點處，原因是這些地方容易沾污，引起雜質(zhì)離子的局部集聚，特別是堿離子（如K、Na、Li、Ca、Mg等）進入網(wǎng)絡(luò)后引起粘度降低，促使失透加速。

        由于石英玻璃的熱膨脹系數(shù)和比重同析晶產(chǎn)物β-方石英相近，所以在高溫下連續(xù)使用時，盡管析晶區(qū)不斷擴大，但體積變化并不明顯，仍可滿意地繼續(xù)使用，此時尚可減輕玻璃的塑性變形，使耐火度提高。當析晶產(chǎn)物冷卻到800℃時，則出現(xiàn)細小的龜裂網(wǎng)絡(luò)。繼續(xù)冷卻到200-275℃時，則出現(xiàn)方石英從高溫型到低溫型（即β-方石英→a-方石英）的結(jié)構(gòu)變化，并伴隨著發(fā)生體積聚變，如果析晶層很深，則石英玻璃亦隨之破裂。由于析晶常常出現(xiàn)在有雜質(zhì)的地方，所以高溫使用前的表面狀態(tài)及周圍耐火材料、氣氛十分重要。

相關(guān)概念

二氧化硅

        二氧化硅，化學(xué)術(shù)語，純的二氧化硅無色，常溫下為固體，化學(xué)式為SiO?，不溶于水。不溶于酸，但溶于氫氟酸及熱濃磷酸，能和熔融堿類起作用。自然界中存在有結(jié)晶二氧化硅和無定形二氧化硅兩種。二氧化硅用途很廣泛，主要用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、氣凝膠氈、硅鐵、型砂、單質(zhì)硅、水泥等，在古代，二氧化硅也用來制作瓷器的釉面和胎體。一般的石頭主要由二氧化硅、碳酸鈣構(gòu)成。

玻璃

        玻璃是非晶無機非金屬材料，一般是用多種無機礦物(如石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸鋇、石灰石、長石、純堿等)為主要原料，另外加入少量輔助原料制成的。它的主要成分為二氧化硅和其他氧化物。普通玻璃的化學(xué)組成是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2等，主要成分是硅酸鹽復(fù)鹽，是一種無規(guī)則結(jié)構(gòu)的非晶態(tài)固體。廣泛應(yīng)用于建筑物，用來隔風(fēng)透光，屬于混合物。另有混入了某些金屬的氧化物或者鹽類而顯現(xiàn)出顏色的有色玻璃，和通過物理或者化學(xué)的方法制得的鋼化玻璃等。

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