Kvarc vs. olvasztott szilícium-dioxid: mi a különbség?

a különböző szilícium-dioxid-alapú anyagok leírására használt kifejezések listája zavaró, hosszú és gyakran félreértett; ezek a kifejezések magukban foglalják az olvasztott szilícium-dioxidot, szilícium-dioxidot, kvarcüveget, olvasztott kvarcot és kvartokat.

Kép Jóváírása: Mo-Sci Corp.

ez a cikk feltárja az olvasztott szilícium-dioxid és a kvarc egyedi tulajdonságait, valamint néhány kapcsolódó anyagot, hogy tisztázza a kifejezéseket körülvevő zavart.

kvarc vs.szilícium-dioxid

az egyik legfontosabb dolog, amit tudni kell az olvasztott szilícium-dioxidról és a kvarcról, hogy mindkettő elsősorban szilícium-dioxidból, más néven szilícium-dioxidból áll. A szilícium-dioxid a legtöbb üvegtípus elsődleges alkotóeleme, kémiai képlete SiO2.

az ásványi kvarc a természetben található szilícium-dioxid fő formája; az ásványi kvarc a földkéreg jelentős részét teszi ki, kemény, átlátszó kristályos anyag. A szilícium-dioxid mellett a kvarc különböző arányban tartalmaz természetesen előforduló szennyeződéseket is, amelyek geológiai eredetétől függenek.

a’szilícium-dioxid’ egy speciális kémiai vegyületet, a szilícium-dioxidot jelent, amelynek kémiai képlete SiO2. Eközben a kvarc egy természetben előforduló kristályos ásvány, amely elsősorban szilícium-dioxidból áll, de tartalmaz néhány szennyeződést.

kristályos és amorf szilárd anyagok

a különböző szilícium-dioxid-alapú anyagok közötti különbségek megértéséhez először meg kell érteni az amorf szilárd anyagok és a kristályos szilárd anyagok közötti alapvető különbségeket.

az atomok elrendezésének módja a szilárd anyagok belsejében a különbség meghatározása. Az alkotó atomok szabályos, ismétlődő mintákban vannak elrendezve kristályrácsok kristályos szilárd anyagban. A kristályos szilícium-dioxid-alapú anyag egyik példája a kvarc: az oxigén és a szilícium atomok jól meghatározott rendezett szerkezetben vannak elrendezve.

az amorf szilárd anyag atomjainak azonban nincs hosszú távú sorrendje. Egy amorf szilárd anyagban a molekulák látszólag véletlenszerű elrendezése hasonlít a folyadékéhoz, azzal a különbséggel, hogy nem mozognak, hanem a helyükön vannak rögzítve.

az amorf szilárd anyagok alkotják a legtöbb anyagot, amelyet “üvegnek”gondolunk. Valójában az “üveges” kifejezés bármilyen amorf atomszerkezetű anyag leírására használható.

egy anyag jellemzői nagymértékben befolyásolhatók annak alapján, hogy atomjai véletlenszerűen vannak-e orientálva, vagy rendezett módon vannak-e elrendezve. Az amorf szilárd anyagok által mutatott üvegátmeneti hatás ennek egyik legszembetűnőbb példája.

a szilícium-dioxid vagy más oxid alapú anyagok területén túl a rendezetlen “üveges” fémeket gyakran választják felhasználásra, mert szokatlan mechanikai jellemzőik vannak a többi hagyományos fémhez képest.

a kvarc és más szilícium-dioxid-alapú anyagok mind amorf vagy kristályos, mind kémiai összetételük szempontjából jellemezhetők.

meghatározása szilícium-dioxid-alapú anyagok

most, hogy az alapokat hoztak létre, ez a papír fogja vizsgálni a különbségeket olvasztott szilícium-dioxid, kvarc és más szilícium-dioxid-alapú anyagok.

kvarc

a kvarc, amint azt fentebb említettük, a szilícium-dioxid fő formája, amely természetesen előfordul. A kvarc kristályos szilárd anyag, ami azt jelenti, hogy nagyon különböző tulajdonságokkal rendelkezik az üvegtől, miközben még mindig hasonlít az üvegre mind kémiai összetétele, mind megjelenése szempontjából.

a kvarcnak (azaz a kristályos ásványnak) korlátozott ipari alkalmazása van. A kvarckristály oszcillátorok azonban megtalálhatók az elektronikus rendszerekben,leginkább a karórákban.

ipari kvarc alkalmazások néha gyártott “szintetikus kvarcot”használnak. Ezt az anyagot talán pontosabban kristályos szilícium-dioxidnak neveznék, de gyakran egyszerűen “kvarcnak” hívják.”

olvasztott szilícium-dioxid és olvasztott kvarc

az “olvasztott” szó itt egy feldolgozási lépésre utal: az olvasztott szilícium-dioxid névlegesen tiszta szilícium-dioxid, amelyet megolvasztottak és lehűtöttek, hogy üveges, amorf szilárd anyagot képezzenek.

az olvasztott szilícium-dioxid nem tartalmaz adalékanyagokat, miközben sok szempontból még mindig hasonlít más üvegekre. Az olvasztott szilícium-dioxid, mint speciális anyag, számos nagy teljesítményű alkalmazással rendelkezik.

az “olvasztott kvarc” és az “olvasztott szilícium-dioxid”kifejezések gyakran felcserélhetők. Az “olvasztott kvarc” azonban pontosabban egy amorf szilárd anyagra utal, amelyet a természetben előforduló kvarc megolvasztásával képeznek. Ez azt jelenti, hogy míg az olvasztott szilícium-dioxid látszólag tiszta SiO2, az olvasztott kvarc szennyeződéseket tartalmaz, attól függően, hogy milyen kvarcot használtak.

szilícium-dioxid és Kvarcüveg

mindkét kifejezést gyakran általánosabb módon használják, és általában felcserélhetőnek tekintik. Ezek a kifejezések mind olvasztott kvarcra, mind olvasztott szilícium-dioxidra utalhatnak.

olvasztott szilícium-dioxid alkalmazása

az olvasztott szilícium-dioxid amorf szerkezete számos nagyon kívánatos és különálló elektromos, mechanikai és termikus tulajdonságot ad, miközben kémiailag hasonló a kvarchoz.

gyakori, hogy a poharak olyan adalékanyagokat tartalmaznak, mint az alkáliföld, az alkáli vagy más oxidok a fizikai és kémiai tulajdonságok javítása és az üvegfeldolgozás (olvadás) hőmérsékletének csökkentése érdekében; az olvasztott szilícium-dioxid azonban nagyon tiszta. Ez azt eredményezi, hogy magasabb az üzemi hőmérséklet, miközben más tulajdonságokkal rendelkezik, mint a többi szemüveg.

az olvasztott szilícium-dioxid hevítve vagy hűtve nem tágul vagy összehúzódik, mert nagyon alacsony a hőtágulási együtthatója. Ez azt jelenti, hogy az olvasztott szilícium-dioxid repedés nélkül ellenáll a nagyon gyors melegítésnek vagy hűtésnek, és rendkívül ellenáll a hősokknak.

az olvasztott szilícium-dioxid termikus jellemzői rendkívül értékesek a magas hőmérsékletű ipari alkatrészekhez, például üveggyártáshoz, acélgyártáshoz, tálcákhoz és tégelyekhez.

van egy nagyon széles fényspektrum, amelyben az olvasztott szilícium-dioxid átlátszó, a távoli infravörös és a mély ultraibolya között terjed. Ez teszi a fused – et kulcsfontosságú összetevővé a lencsék, tükrök és más UV-vagy IR-adó optikák, valamint az optikai szálak körében.

az olvasztott szilícium-dioxid ellenáll a legtöbb savnak (a hidrogén-fluorid kivételével), és kémiailag is rendkívül inert. Mivel kémiailag inert kölcsönöz olvasztott szilícium-dioxid orvosbiológiai alkalmazások, gyakran formájában porózus szilícium-dioxid.

a szilárdság, az átlátszóság és a hőstabilitás kombinációja miatt az olvasztott szilícium-dioxid erős jelölt új alkalmazások kifejlesztésére, beleértve a maratott mikrohullámú áramköröket, a fotolitográfiai szubsztrátumokat és a félvezető eszközök védőrétegét.

1. üveges fém a rivális acélhoz : Nature News. https://www.nature.com/news/2011/110109/full/news.2011.4.html.
2. Vert, T. tűzálló anyag kiválasztása acélgyártáshoz. (John Wiley & Fiai, 2016).
3. Khalaf, A. L., Shabaneh, A. A. & Yaacob, M. H. szén nanocsövek és grafén-oxid Alkalmazások Optokémiai érzékelőkben. a szén nanoanyagok szintézisében, technológiájában és alkalmazásában 223-246 (Elsevier, 2019). doi: 10.1016 / 978-0-12-815757-2.00010-3.
4. Wang, S., Zhou, C., Zhang, Y. & Ru, H. mélyen maratott nagy sűrűségű olvasztott szilícium-dioxid átviteli rácsok nagy hatékonysággal, 1550 nm hullámhosszon. Appl. Opt. 45, 2567 (2006).

ezt az információt a Mo-Sci Corp.

a forrással kapcsolatos további információkért látogasson el a Mo-Sci Corp. oldalra.

hivatkozások