ما هو الكوارتز؟

مادة الكوارتز (SiO₂) تشبه إلى حد كبير الزجاج للوهلة الأولى، لكن المميز في الأمر هو أن الزجاج بشكل عام يتكون من العديد من المكونات (مثل رمل الكوارتز، البوراكس، حمض البوريك، الباريت، كربونات الباريوم، الحجر الجيري، الفلسبار، الصودا الرماد، وما إلى ذلك)، في حين أن الكوارتز يحتوي فقط على مكونات SiO₂، والبنية المجهرية للوحدات الهيكلية رباعية السطوح لثاني أكسيد السيليكون المكونة من شبكة بسيطة.

ونظرًا لاحتواء الكوارتز على كمية قليلة جدًا من الشوائب المعدنية ودرجة نقائه العالية جدًا، فإن الكوارتز يتميز بخصائص ومميزات لا يمكن للنظارات الأخرى تقديمها، ويعرف باسم "تاج" المواد الزجاجية. على سبيل المثال، درجة مقاومة الحرارة، الكوارتز حتى في النار الحمراء مباشرة بعد الماء لن تنفجر، في حين أن الزجاج العادي، ناهيك عن اللون الأحمر بعد الماء لا ينفجر، مجرد حرق في القطع. المزيد من المزايا المحددة هي كما يلي:

1، مقاومة درجات الحرارة العالية. درجة حرارة نقطة تليين زجاج الكوارتز تبلغ حوالي 1730 درجة مئوية، ويمكن استخدامها لفترة طويلة عند 1150 درجة مئوية، وهي أعلى درجة حرارة لفترة قصيرة تصل إلى 1450 درجة مئوية.

2، المقاومة للتآكل. بالإضافة إلى حمض الهيدروفلوريك، لا يحتوي الكوارتز عالي النقاء تقريبًا على أي تفاعل كيميائي مع الأحماض الأخرى، وفي درجات الحرارة المرتفعة، يكون مقاومًا لحمض الكبريتيك وحمض النيتريك وحمض الهيدروكلوريك والماء الملكي والأملاح المحايدة والكربون والكبريت والتآكل الآخر. مقاومته للأحماض تبلغ 30 مرة مقاومة السيراميك، و150 مرة مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ، وخاصة الثبات الكيميائي في درجات الحرارة العالية، لا يمكن مقارنته بأي مواد هندسية أخرى.

3، الاستقرار الحراري الجيد. معامل التمدد الحراري للكوارتز عالي النقاء صغير للغاية، ويمكنه تحمل التغيرات الشديدة في درجات الحرارة، ولن ينفجر الكوارتز عالي النقاء الذي يتم تسخينه إلى حوالي 1100 درجة مئوية، في درجة حرارة الغرفة.

4، أداء جيد لنقل الضوء. يتمتع الكوارتز عالي النقاء في الأشعة فوق البنفسجية إلى الأشعة تحت الحمراء في جميع أنحاء النطاق الطيفي بخصائص جيدة لنقل الضوء، ومعدل نقل الضوء المرئي يزيد عن 93%، خاصة في المنطقة الطيفية للأشعة فوق البنفسجية، ~ نفاذية كبيرة تصل إلى 80% أو أكثر.

5، خصائص العزل الكهربائي جيدة. قيمة مقاومة الكوارتز عالي النقاء تعادل 10000 مرة قيمة مقاومة زجاج الكوارتز العادي، وهو مادة عازلة كهربائية ممتازة، حتى في درجات الحرارة المرتفعة لها أيضًا خصائص كهربائية جيدة.

هذه الخصائص الفيزيائية والكيميائية الممتازة، ومواد الكوارتز عالية النقاء تستخدم على نطاق واسع في التكنولوجيا الإلكترونية الحديثة، وأشباه الموصلات، والاتصالات، ومصدر الضوء الكهربائي، والطاقة الشمسية، والدفاع الوطني، وأدوات القياس عالية الدقة، والأدوات الفيزيائية والكيميائية المختبرية، والطاقة النووية، والنانو- الصناعة وما إلى ذلك.