Material

Плавленый кварц и кварцевая керамика (SiO₂)

Плавленый кварц (аморфный SiO₂) и кварцевая керамика обладают наименьшим тепловым расширением среди всех твёрдых материалов (≈0,55×10⁻⁶/K для синтетического плавленого кварца) в сочетании с высокой оптической прозрачностью от УФ до ИК.…

Плавленый кварц (аморфный SiO₂) и кварцевая керамика обладают наименьшим тепловым расширением среди всех твёрдых материалов (≈0,55×10⁻⁶/K для синтетического плавленого кварца) в сочетании с высокой оптической прозрачностью от УФ до ИК.

Такое близкое к нулю расширение делает его эталонным материалом для прецизионных измерительных столов, фотолитографических шаблонов, зеркал телескопов и любых применений, где критически важна размерная стабильность при перепадах температур. Плавленый кварц также практически свободен от термических напряжений при быстром нагреве или охлаждении, что обеспечивает ему на практике неограниченную термостойкость.

Typical Properties

Indicative ranges — confirm grade and test conditions before design commitment.

PropertyIndicative Value
СоставAmorphous silicon dioxide
Плотность2.20 g/cm3
Твёрдость по Виккерсу600-800 HV
Прочность на изгиб50-70 MPa
Вязкость разрушения0.7-1.0 MPa.m1/2
Максимальная рабочая температура1000 C (1200 C short term)
Теплопроводность1.4 W/m.K
Тепловое расширение (20-1000 C)0.5 x10-6/K
Potential Advantages

Коэффициент теплового расширения близок к нулю; исключительная термостойкость (практически неограниченная); отличная прозрачность от УФ до ИК (плавленый кварц); доступна высокая химическая чистота (марки для полупроводников); электрически изолирует.

Design Considerations

Плавленый кварц аморфен и относительно мягок (Моос ~5,5) — он легко царапается и имеет низкую износостойкость. Кварцевая керамика (кристаллизованный/кристаллизуемый плавленый кварц) жертвует частью прозрачности ради повышенной прочности и термической стабильности выше 1000 °C. Раскристаллизация (девитрификация) плавленого кварца выше ~1100 °C может ухудшить оптические свойства.

Limitations & Trade-offs

Низкая твёрдость и слабая износостойкость; подвержен царапинам; раскристаллизуется при высокой температуре (теряя оптическую ясность); не подходит для несущих или абразивных применений; стоимость резко возрастает с размером и маркой чистоты.