Cuarț vs. silice topită: care sunt diferențele?

lista termenilor folosiți pentru a descrie diverse materiale pe bază de silice este confuză, lungă și adesea neînțeleasă; acești termeni includ silice topită, silice, sticlă de cuarț, cuarț topit și quarts.

Credit Imagine: Mo-Sci Corp.

acest articol va explora proprietățile unice ale silice topită și cuarț, precum și câteva materiale conexe pentru a clarifica confuzia din jurul acestor Termeni.

cuarț vs.silice

unul dintre cele mai importante lucruri de știut în ceea ce privește silica topită și cuarțul este că ambele constau în principal din silice, cunoscută și sub numele de dioxid de siliciu. Silica este constituentul principal al majorității tipurilor de sticlă și are formula chimică SiO2.

cuarțul Mineral este principala formă în care silica se găsește în natură; cuarțul mineral reprezintă o fracțiune apreciabilă din scoarța terestră și este un material cristalin dur, transparent. Pe lângă silice, cuarțul conține, de asemenea, impurități naturale în diferite proporții care depind de originea sa geologică.

‘silice’ se referă la un compus chimic specific, dioxid de siliciu, cu formula chimică SiO2. Între timp, cuarțul este un mineral cristalin natural care constă în principal din silice, dar conține unele impurități.

solide cristaline și amorfe

pentru a înțelege diferențele dintre diferitele materiale pe bază de silice, trebuie mai întâi să existe o înțelegere a diferențelor fundamentale dintre solidele amorfe și solidele cristaline.

modul în care atomii sunt aranjați în interiorul solidelor este modul de definire a diferenței. Atomii constituenți sunt aranjați în modele regulate, repetate, cunoscute sub numele de rețele de cristal într-un solid cristalin. Un exemplu de material pe bază de silice cristalină este cuarțul: atomii de oxigen și siliciu sunt aranjați într-o structură ordonată bine definită.

atomii dintr-un solid amorf, cu toate acestea, nu au o ordine pe distanțe lungi. Într-un solid amorf, aranjamentul aparent aleatoriu al moleculelor seamănă cu cele ale unui lichid, cu excepția faptului că acestea nu se mișcă și sunt în schimb fixate pe loc.

solidele amorfe alcătuiesc majoritatea materialelor pe care le considerăm „sticlă”. Într-adevăr, termenul „sticlos” poate fi folosit pentru a descrie orice material cu o structură atomică amorfă.

caracteristicile unui material pot fi profund influențate pe baza faptului că atomii săi sunt orientați aleatoriu sau sunt aranjați într-o manieră ordonată. Efectul de tranziție a sticlei expus de solidele amorfe este unul dintre cele mai izbitoare exemple în acest sens.

dincolo de domeniul siliciului sau al altor materiale pe bază de oxid, metalele „sticloase” dezordonate sunt adesea alese pentru utilizare datorită caracteristicilor lor mecanice neobișnuite în comparație cu alte metale convenționale.

cuarțul și alte materiale pe bază de silice pot fi caracterizate atât în ceea ce privește amorf sau cristalin, cât și prin compoziția lor chimică.

definirea materialelor pe bază de silice

acum, că fundamentele au fost stabilite, această lucrare va explora diferențele dintre silice topită, cuarț și alte materiale pe bază de silice.

cuarț

cuarț, așa cum sa menționat mai sus, este principala formă de silice care apare în mod natural. Cuarțul este un solid cristalin, ceea ce înseamnă că are proprietăți foarte distincte de sticlă, în timp ce seamănă încă cu sticla atât în ceea ce privește machiajul chimic, cât și aspectul.

există aplicații industriale limitate ale cuarțului (adică mineralul cristalin). Cu toate acestea, oscilatoarele de cristal de cuarț se găsesc în sistemele electronice, cel mai familiar în ceasurile de mână.

aplicațiile industriale de cuarț folosesc uneori „cuarț sintetic”fabricat. Acest material poate fi descris mai exact ca silice cristalină, dar este adesea numit pur și simplu ” cuarț.”

silice topită și cuarț topit

cuvântul „topit” aici se referă la o etapă de procesare: silica topită este nominal silice pură care a fost topită și răcită pentru a forma un solid sticlos, amorf.

silica topită nu conține aditivi în timp ce seamănă încă cu alte pahare în multe feluri. Silica topită, ca material de specialitate, are mai multe aplicații de înaltă performanță.

există adesea o utilizare interschimbabilă a Termenilor „cuarț topit” și „silice topită”. Cu toate acestea,” cuarțul fuzionat ” se referă mai precis la un solid amorf format prin topirea cuarțului natural. Aceasta înseamnă că, în timp ce silica topită este aparent pură SiO2, cuarțul topit conține impurități dependente de ce cuarț a fost folosit.

sticlă de silice și sticlă de cuarț

ambii termeni sunt adesea folosiți în moduri mai generice și sunt de obicei considerați interschimbabili. Acești Termeni s-ar putea referi atât la cuarț topit, cât și la silice topită.

aplicații ale siliciului topit

structura amorfă a siliciului topit îi conferă mai multe proprietăți electrice, mecanice și termice foarte dorite și distincte, în timp ce este încă similară din punct de vedere chimic cu cuarțul.

este obișnuit ca ochelarii să conțină aditivi precum alcalino-Pământoși, alcalini sau alți oxizi pentru a îmbunătăți proprietățile fizice și chimice și pentru a reduce temperatura de procesare (topire) a sticlei; cu toate acestea, silica topită este foarte pură. Acest lucru are ca rezultat temperaturi de lucru mai ridicate, oferind în același timp caracteristici diferite față de alte pahare.

silica topită nu se extinde sau se contractă prea mult atunci când este încălzită sau răcită, deoarece are un coeficient de dilatare termică foarte scăzut. Aceasta înseamnă că silica topită poate rezista la încălzire sau răcire foarte rapidă fără crăpare și este foarte rezistentă la șocuri termice.

caracteristicile termice ale siliciului topit îl fac extrem de valoros pentru componentele industriale la temperaturi ridicate, cum ar fi fabricarea sticlei, bărcile pentru fabricarea oțelului, tăvile și creuzetele.

există un spectru foarte larg de lumină în care silica topită este transparentă, extinzându-se între infraroșu îndepărtat și ultraviolet profund. Acest lucru face ca fuzionat o componentă cheie într – o gamă de lentile, oglinzi și alte optice de transmisie UV sau IR, precum și în fibre optice.

silica topită este rezistentă la majoritatea acizilor (cu excepția acidului fluorhidric) și este, de asemenea, extrem de inertă din punct de vedere chimic. Fiind inert chimic conferă silice topită aplicațiilor biomedicale, adesea sub formă de silice poroasă.

combinația de rezistență, transparență și stabilitate termică face ca silica topită să fie un candidat puternic pentru dezvoltarea de noi aplicații, inclusiv circuite cu microunde gravate, substraturi fotolitografice și ca strat protector în dispozitivele semiconductoare.

1. metal sticlos setat la rival steel : Nature News. https://www.nature.com/news/2011/110109/full/news.2011.4.html.
2. Vert, T. selecția materialelor refractare pentru fabricarea oțelului. (John Wiley & Fii, 2016).
3. Khalaf, A. L., Shabaneh, A. A. A. & Yaacob, M. H. nanotuburi de Carbon și aplicații de oxid de grafen în senzori Optochimici. în sinteza, Tehnologia și aplicațiile nanomaterialelor de Carbon 223-246 (Elsevier, 2019). doi: 10.1016 / B978-0-12-815757-2.00010-3.
4. Wang, S., Zhou, C., Zhang, Y. & Ru, H. grilaje de transmisie cu silice fuzionate De înaltă densitate, cu eficiență ridicată, la o lungime de undă de 1550 nm. Appl. Opt. 45, 2567 (2006).

aceste informații au fost obținute, revizuite și adaptate din materialele furnizate de Mo-Sci corp.

pentru mai multe informații despre această sursă, vă rugăm să vizitați Mo-Sci corp.

Citate