中國粉體網(wǎng)訊 隨著光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)材料的應(yīng)用日益廣泛，對光學(xué)元件的表面質(zhì)量和加工精度也提出了更高的要求。由于加工過程對光學(xué)材料的光學(xué)特性影響很大，因此，需要最大限度地保證光學(xué)元件的表面質(zhì)量和加工精度，精密與超精密加工技術(shù)已成為各國優(yōu)先發(fā)展的重點。
石英玻璃是只含有二氧化硅單一成份的特種玻璃，主要由硅原子和氧原子通過硅氧鍵連接，形成相應(yīng)的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。由于硅氧共價鍵的鍵能很大，結(jié)構(gòu)緊密，所以石英玻璃具有獨特的性能，如良好的硬度、穿透性及較高的熔點，尤其透明石英玻璃的光學(xué)性能更加優(yōu)異，在紫外到紅外輻射的連續(xù)波長范圍具有優(yōu)良的透射比。
石英玻璃一般采用高純度的硅砂為原料，通過熔融-淬滅方法(加熱材料到熔化溫度，然后快速冷卻到玻璃的固態(tài)相)制得。
石英晶體的結(jié)構(gòu)是：一個硅原子周圍有4個氧原子，一個氧原子周圍有2個硅原子，構(gòu)成空間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，硅氧鍵的鍵長為0.162 nm，硅原子直徑為0.117 nm，氧原子的直徑為0.148 nm，原子之間存在微小的間隙。
雖然石英玻璃局部上的硅氧原子的排列還是與石英晶體的一樣，但是，整體上來看，排列已經(jīng)不規(guī)律，所以宏觀上會呈現(xiàn)各向同性。在石英玻璃的結(jié)構(gòu)中，硅氧鍵的鍵長為0.155 nm，這是因為在玻璃的高溫形成過程中硅氧鍵已縮短。
在室溫下，隨著溫度的提高，系統(tǒng)中原子的熱運動加劇，導(dǎo)致原子間作用加劇，體系發(fā)生膨脹。到1 300 K時，系統(tǒng)體積變化基本不變，石英晶體發(fā)生一級相變。在系統(tǒng)模擬溫度到達約4 200 K時，系統(tǒng)體積急劇增加，此時發(fā)生了二級相變，形成了高溫態(tài)結(jié)構(gòu)。在系統(tǒng)溫度達到5 000 K后，對系統(tǒng)進行退火處理，直至溫度達到室溫，最終得到非晶態(tài)石英玻璃模型。
近些年來，我國光通訊產(chǎn)業(yè)、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、太陽能光伏產(chǎn)業(yè)以及航空航天的高速發(fā)展，給我國的石英玻璃行業(yè)發(fā)展提供了更廣闊的發(fā)展市場，也驅(qū)動著我國石英玻璃產(chǎn)品水平攀登更高臺階。
但是，目前我國生產(chǎn)的可用于高端領(lǐng)域的石英砂產(chǎn)量低，不能滿足市場需求。部分原料仍需要進口等問題都制約著下游行業(yè)的發(fā)展。因此，提升我國石英玻璃原材料的技術(shù)與裝備水平、擴大電子信息產(chǎn)業(yè)用高檔石英玻璃原材料的產(chǎn)能，打破國外技術(shù)壟斷，改變當(dāng)前主要依賴進口的局面，已成為我國石英玻璃行業(yè)發(fā)展中一個急待解決的、具有戰(zhàn)略意義的重要課題。
