石英玻璃 - 物理(li)特性

　　純度

　　純(chun)度是石(shi)英(ying)(ying)玻璃(li)(li)的(de)重(zhong)(zhong)要(yao)指(zhi)標，對理化性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能和使用(yong)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能影(ying)響(xiang)甚大，如失(shi)透性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、高(gao)溫強(qiang)度、軟化點(dian)、光(guang)的(de)傳導、熱(re)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、化學穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、耐輻(fu)射性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、熒光(guang)特性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)等；此外，用(yong)于(yu)半導體(ti)(ti)(ti)工(gong)業的(de)石(shi)英(ying)(ying)玻璃(li)(li)，對純(chun)度的(de)要(yao)求更為苛刻(ke)，微量(liang)(liang)的(de)雜質將給半導體(ti)(ti)(ti)材料(liao)的(de)電(dian)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能和壽(shou)命以及集成度帶來嚴重(zhong)(zhong)的(de)影(ying)響(xiang)。由(you)于(yu)半導體(ti)(ti)(ti)材料(liao)的(de)純(chun)度要(yao)求控制在(zai)ppb數量(liang)(liang)級以下，因此石(shi)英(ying)(ying)玻璃(li)(li)則(ze)應控制在(zai)ppm數量(liang)(liang)級以適應半導體(ti)(ti)(ti)工(gong)業的(de)需要(yao)。B的(de)分凝(ning)系(xi)數近于(yu)1，是有害(hai)的(de)雜質之一，Cu、Fe、Ti等影(ying)響(xiang)半導體(ti)(ti)(ti)的(de)少(shao)子壽(shou)命，K、Na、Li是單(dan)晶材料(liao)產生微缺(que)陷(xian)的(de)有害(hai)雜質。

　　失透性

　　石英玻璃

　　失透(tou)（又叫析晶(jing)(jing)(jing)(jing)性）是(shi)石(shi)(shi)英玻璃的一個固(gu)有缺陷，從熱力學(xue)(xue)觀點(dian)看(kan)，石(shi)(shi)英玻璃的內能(neng)高于(yu)結晶(jing)(jing)(jing)(jing)態方石(shi)(shi)英，屬(shu)熱力學(xue)(xue)上不穩定的亞穩態，當溫度高于(yu)1000℃時，SiO2分子(zi)振動加速，經一段較長時間的重(zhong)新排列、定向便形成(cheng)結晶(jing)(jing)(jing)(jing)。失透(tou)性是(shi)以晶(jing)(jing)(jing)(jing)核成(cheng)長速度來表示的，不透(tou)明石(shi)(shi)英玻璃在(zai)1520℃、透(tou)明石(shi)(shi)英玻璃在(zai)1620℃析晶(jing)(jing)(jing)(jing)速度分別達到大值。析晶(jing)(jing)(jing)(jing)主要出現(xian)在(zai)表面，其次是(shi)內部缺陷處，原因是(shi)這些地方容易沾污，引起雜質離(li)子(zi)的局(ju)部集聚，特別是(shi)堿離(li)子(zi)（如(ru)K、Na、Li、Ca、Mg等）進(jin)入網(wang)絡后引起粘度降低，促(cu)使失透(tou)加速。

　　離子擴散及透(tou)氣性(xing)

　　石(shi)英玻(bo)璃(li)(li)的(de)結(jie)構十分松(song)弛，甚至(zhi)在高溫下還(huan)允許某些(xie)氣體(ti)(ti)的(de)離(li)子(zi)通過(guo)網絡進行擴(kuo)散(san)(san)，其中以鈉離(li)子(zi)的(de)擴(kuo)散(san)(san)快。石(shi)英玻(bo)璃(li)(li)的(de)這一性能對于(yu)使用者尤為重(zhong)要，例(li)如，半導(dao)體(ti)(ti)工業用石(shi)英玻(bo)璃(li)(li)作(zuo)為高溫容器(qi)或(huo)擴(kuo)散(san)(san)管(guan)時，由于(yu)半導(dao)體(ti)(ti)材

　　石英玻璃

　　料要(yao)(yao)求(qiu)很高的純(chun)度，所以(yi)要(yao)(yao)求(qiu)與(yu)石(shi)英玻璃接觸(chu)的作為爐襯的耐(nai)火材(cai)料必須預先經過高溫和清潔處理(li)，除掉鉀(jia)、鈉等(deng)堿性(xing)雜質，然后才能(neng)放入石(shi)英玻璃內使(shi)用。各種(zhong)離子在石(shi)英玻璃中的擴散系數。

　　電學特性

　　石(shi)英玻(bo)璃(li)(li)具(ju)有(you)很高的(de)介(jie)電(dian)(dian)強度和低的(de)導電(dian)(dian)率(lv)，即是在(zai)高溫、高壓和高頻(pin)下，仍能保持很高的(de)介(jie)電(dian)(dian)強度和電(dian)(dian)阻(zu)，在(zai)所應用的(de)頻(pin)帶內幾(ji)乎沒有(you)介(jie)電(dian)(dian)損耗，因此石(shi)英玻(bo)璃(li)(li)是優(you)良的(de)高溫介(jie)電(dian)(dian)絕緣材料。在(zai)常溫下，它的(de)電(dian)(dian)阻(zu)相當于普通玻(bo)璃(li)(li)的(de)10倍(bei)，對(dui)全(quan)部(bu)頻(pin)率(lv)的(de)介(jie)電(dian)(dian)損失很微小，絕緣耐(nai)壓強度大。

　　熱學性能

　　石英玻(bo)璃的熱(re)膨脹(zhang)系(xi)數小，為(wei)5.5×10-7 /℃，只有普通玻(bo)璃的1/12～1/20，標準規定(ding)將試(shi)樣灼(zhuo)燒到(dao)1200℃后(hou)急速投到(dao)冷水中，反復(fu)三(san)次以上(shang)不允許(xu)炸裂。石英玻(bo)璃加入適量(liang)鈦(tai)元素后(hou)還可做(zuo)成零膨脹(zhang)系(xi)數的材料(liao)，在激(ji)光技(ji)(ji)術、天文和尖端技(ji)(ji)術中已得到(dao)應用。

　　機械性能

　　石(shi)英玻(bo)璃的(de)(de)(de)機械性能比硬(ying)(ying)質玻(bo)璃和(he)陶瓷都(dou)好，唯(wei)脆性較(jiao)差。石(shi)英玻(bo)璃的(de)(de)(de)理論(lun)計(ji)算強度(du)很(hen)高，約(yue)為(wei)24×103 MPa，但實(shi)際測得的(de)(de)(de)強度(du)要(yao)比這個數值(zhi)低數十倍。石(shi)英玻(bo)璃的(de)(de)(de)強度(du)隨著溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)升(sheng)高而增加(jia)，接近(jin)退火(huo)溫(wen)度(du)時達到大值(zhi)。石(shi)英玻(bo)璃的(de)(de)(de)剪切模(mo)量、楊氏(shi)模(mo)量、阻尼、泊松比、破壞模(mo)量一般均(jun)隨著溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)升(sheng)高而增加(jia)，硬(ying)(ying)度(du)則隨著溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)升(sheng)高而降低。 

　　石英玻璃還具有耐宇宙(zhou)放射線，和不透原(yuan)子核裂(lie)變產物的性質。（）（）（）