Quelles sont les propriétés du verre de silicium ?

Comment est fabriqué le verre de silice ?

La matière première pour la production de verre de silicium est constituée de cristaux de montagne de haute qualité. La méthode de production de base consiste à faire fondre le quartz sous vide ou sous atmosphère inerte à une température d’env. 2 000 °C. Le processus est réalisé dans un four électrique ou à flamme, et le matériau fondu est ensuite lentement refroidi. Alternativement, le verre de silice peut également être produit en fusionnant du sable de quartz fin. Cependant, le produit a un effet irisé dû au piégeage de bulles d’air microscopiques. Le verre de quartz de la plus haute qualité, étiqueté JGS-1, est actuellement produit à partir de silice synthétique (SiCl ₄ ) . Traité à la flamme oxygène-hydrogène, il devient une matière première d’une pureté exceptionnelle. Le produit est exempt de bulles et d’inclusions et garantit des paramètres optiques optimaux.

Propriétés physiques et chimiques du verre de silicium

Le verre de silicium a un faible coefficient de dilatation thermique. Cela signifie qu’il est résistant aux chocs thermiques. Lorsqu’il est chauffé à des températures très élevées (jusqu’à 1100°C), il ne craquera pas même s’il est soudainement refroidi dans l’eau. Les autres avantages utilitaires importants du verre de quartz sont les suivants :

• transparence parfaite;
• conductivité thermique et électrique minimale;
• transmission élevée des rayonnements UV et IR ;
• résistance à la compression et à la traction relativement élevée.

Les propriétés chimiques uniques du verre de silicium sont également remarquables. Il résiste à l’eau et aux acides (sauf l’acide fluorhydrique). L’inconvénient du matériau est sa faible résistance aux alcalis .

En quoi le verre au silicium est-il différent des autres types de verre ?

Comparé à d’autres types de verre utilisés dans l’industrie (par exemple, le verre flotté ou le verre technique), le verre de quartz présente une transparence, une durabilité et une transmission aux rayons ultraviolets et infrarouges exceptionnelles. Cette dernière propriété est associée à une faible absorption du rayonnement électromagnétique. La résistance chimique et les températures de transformation élevées rendent le verre de silicium adapté à des applications scientifiques et industrielles très spécifiques. Malgré son prix relativement élevé, cette matière première est pratiquement irremplaçable dans de nombreuses branches de production.

Verre de quartz – les applications les plus importantes

Le verre de silicium est largement utilisé en optique, notamment en photométrie et en spectroscopie. Il est utilisé dans la production d’équipements de mesure, d’imageuses, de lampes UV, de lentilles optiques, de microscopes et de lunettes de visée, ainsi que de lentilles laser et de prismes miroirs. Un salon de bronzage intérieur est également une application commerciale populaire où le niveau de transmission ultraviolette est particulièrement important. En raison de sa haute résistance physique et chimique, le verre de silice est utilisé dans la fabrication de verrerie de laboratoire tels que creusets, béchers, évaporateurs, casseroles et nacelles à combustion. Il est également irremplaçable en tant que verre de montre de haute qualité et matière première pour la production de carreaux de céramique résistants à la chaleur. Le verre de quartz est également utilisé pour fabriquer les âmes des fibres optiques de télécommunication . Les paramètres de transparence et de faible dispersion déterminent la haute adéquation dans ce contexte. D’autres domaines potentiels d’application du verre de silicium comprennent la fabrication de semi-conducteurs, l’industrie de l’éclairage, l’électronique et la photographie. Après métallisation, il peut également être utilisé pour la réalisation de circuits hyperfréquences précis.

Choisir le verre de silicium optimal

Le verre de quartz est classé en fonction du degré de pureté, qui affecte les caractéristiques finales du produit. En optique, il est préférable d’utiliser le verre JGS-1 de la plus haute qualité en silice synthétique. Les classes de qualité JGS-2 et JGS-3 sont associées à des caractéristiques de performance inférieures. Pour chaque application industrielle, il convient donc de sélectionner un verre au silicium alliant exigence de qualité et rationalité économique. Les normes universelles de catégorisation des matériaux facilitent la prise de décision optimale.