الكوارتز المنصهر مقابل السيليكا المنصهرة: الاختلافات الرئيسية لاختيار الزجاج

للوهلة الأولى، قد يبدو مصطلح "زجاج الكوارتز" واضحًا، ولكن اختلافات الأسعار بين المنتجات يمكن أن تكون مذهلة - تختلف في بعض الأحيان بنسبة عدة مئات في المائة. يكمن السر في فهم النوعين المميزين: الكوارتز المنصهر والزجاج المصهور من السيليكا.

يتم إنشاء الكوارتز المنصهر عن طريق إذابة بلورات الكوارتز الطبيعية في درجات حرارة تبلغ حوالي 2000 درجة مئوية (3632 درجة فهرنهايت). في حين أن هذه العملية بسيطة نسبيًا وفعالة من حيث التكلفة، فإن المادة الناتجة تحتوي على شوائب من البلورات الطبيعية، مما يحد من نقاوتها. تشمل الخصائص الرئيسية:

• النقاء: يحتوي على معادن ضئيلة ومجموعات هيدروكسيل وشوائب أخرى.
• الأداء البصري: انخفاض انتقال الضوء، خاصة في أطوال موجات الأشعة فوق البنفسجية (أقل من ~220 نانومتر).
• الفقاعات/الشوائب: العيوب المرئية شائعة.
• التكلفة: أرخص بكثير من السيليكا المنصهرة.

يتم تصنيع السيليكا المنصهرة من مسحوق ثاني أكسيد السيليكون فائق النقاء في درجات حرارة منخفضة (~1700 درجة مئوية/3092 درجة فهرنهايت). تنتج هذه العملية الدقيقة نقاوة ووضوحًا بصريًا استثنائيين:

• النقاء: 99.999% SiO₂ مع الحد الأدنى من الملوثات (غالبًا ما يكون <1 جزء في المليون).
• الأداء البصري: يحافظ على انتقال الأشعة فوق البنفسجية بنسبة >90% وصولاً إلى 180 نانومتر.
• الفقاعات/الشوائب: هيكل خالٍ تقريبًا من العيوب.
• التكلفة: بسعر ممتاز بسبب التصنيع المعقد.

الكوارتز المنصهر مثالي لـ:

• منافذ العرض الصناعية (الأفران، المفاعلات)
• أغطية مصابيح الأشعة فوق البنفسجية للتطهير
• مكونات العزل الحراري

السيليكا المنصهرة ضرورية لـ:

• البصريات الدقيقة (العدسات، المناشير، المرايا)
• معدات تصنيع أشباه الموصلات
• الأجهزة العلمية المتقدمة

المقاومة الحرارية: كلاهما يتحمل التشغيل المستمر عند 1000 درجة مئوية (1832 درجة فهرنهايت) مع مقاومة ممتازة للصدمات الحرارية.

المقاومة الكيميائية: متطابقة تقريبًا - مقاومة لمعظم الأحماض باستثناء حمض الهيدروفلوريك وحمض الفوسفوريك الساخن.

انتقال الأشعة فوق البنفسجية: تنقل السيليكا المنصهرة ~90% عند 190 نانومتر مقابل ~50% للكوارتز المنصهر عند نفس الطول الموجي.

الأسطورة 1: "السيليكا المنصهرة أفضل دائمًا."
الواقع: بالنسبة للتطبيقات غير الحرجة مثل نوافذ المراقبة، يوفر الكوارتز المنصهر أداءً كافيًا بتكلفة أقل.

الأسطورة 2: "المواد تختلف كيميائيًا."
الواقع: كلاهما SiO₂ - الاختلافات تكمن في النقاء والبنية الدقيقة، وليس في الكيمياء الأساسية.