Кварцевое стекло

Кварцевое стекло
Общие
Систематическое наименование	Кварцевое стекло
Традиционные названия	Плавленый (аморфный) кварц
Химическая формула	SiO2
Физические свойства
Примеси	10-1000 ppm
Молярная масса	60.0844 г/моль
Плотность	2,201 г/см³
Предел прочности	~50 Н/мм²
Термические свойства
Температура размягчения	1400 °C
Температура кипения	2230 °C
Удельная теплоёмкость (ст. усл.)	1052 Дж/(кг·К)
Теплопроводность (ст. усл.)	1,38 Вт/(м·K)
Коэфф. тепл. расширения	0,54·10−6
Интервал трансформации	1130°
Оптические свойства
Диапазон прозрачности	160-3500 нм
Показатель преломления	1,46
Угол Брюстера	55,58°

Ква́рцевое стекло́, пла́вленый кварц — однокомпонентное стекло из чистого оксида кремния, получаемое плавлением природных разновидностей кремнезёма — горного хрусталя, жильного кварца и кварцевого песка, а также синтетической двуокиси кремния.

Виды

Различают два вида промышленного кварцевого стекла: прозрачное (оптическое и техническое) и непрозрачное. Непрозрачность кварцевому стеклу придает большое количество распределённых в нём мелких газовых пузырьков (диаметром от 0,03 до 0,3 мкм), рассеивающих свет. Оптическое прозрачное кварцевое стекло, получаемое плавлением горного хрусталя, совершенно однородно, не содержит видимых газовых пузырьков.

Непрозрачное кварцевое стекло часто служит сырьём для производства термостойкого огнеупорного материала — кварцевой керамики.

Свойства

• Обладает наименьшим среди стёкол на основе SiO₂ показателем преломления (n_e = 1,46008) и наибольшим светопропусканием, особенно для ультрафиолетовых лучей.
• Для кварцевого стекла характерна высокая термическая стойкость, коэффициент линейного термического расширения менее 1·10⁻⁶ К⁻¹ (в диапазоне температур от 20 до 1400 °C).
• Кварцевое стекло — хороший диэлектрик, удельная электрическая проводимость при 20 °C — 10⁻¹⁴ — 10⁻¹⁶ Ом⁻¹·м⁻¹, тангенс угла диэлектрических потерь при температуре 20 °C и частоте 10¹⁶ Гц — 0,0025—0,0006.

Применение

Кварцевое стекло применяют для изготовления лабораторной посуды, тиглей, оптических приборов, изоляторов (особенно для высоких температур), изделий, стойких к температурным колебаниям. Незначительное количество отрезков кварцевого стекла используется для изготовления линзы Френеля. Также применяется в производстве термостойких огнеупорных материалов.

Оптические свойства

Дисперсия кварцевого стекла приближённо может быть описана формулой Селлмейера:

$\varepsilon=1+\frac{a_1\lambda^2}{\lambda^2-l_1^2}+\frac{a_2\lambda^2}{\lambda^2-l_2^2}+\frac{a_3\lambda^2}{\lambda^2-l_3^2},$

где

$a_1=0,69616630, \quad l_1=0,068404300,$

$a_2=0,40794260, \quad l_2=0,11624140,$

$a_3=0,89747940, \quad l_3=9,8961610,$

и длина волны $\lambda$ задается в микрометрах.

См. также

• Кварцевые промышленные технологии.