Wat zijn de eigenschappen van siliciumglas?

Hoe wordt silicaglas gemaakt?

De grondstof voor de productie van siliciumglas zijn hoogwaardige bergkristallen. De basisproductiemethode is het smelten van kwarts in een vacuüm of inerte atmosfeer bij een temperatuur van ca. 2.000°C. Het proces wordt uitgevoerd in een elektrische of vlamoven en het gesmolten materiaal wordt vervolgens langzaam afgekoeld. Als alternatief kan kwartsglas ook worden geproduceerd door fijn kwartszand te versmelten. Het product heeft echter een iriserend effect door de insluiting van microscopisch kleine luchtbellen. Het hoogste kwaliteit kwartsglas , JGS-1 genaamd, wordt momenteel geproduceerd uit synthetisch silica (SiCl ₄ ) . Behandeld met zuurstof-waterstofvlam, wordt het een grondstof van uitzonderlijke zuiverheid. Het product is vrij van luchtbellen en insluitsels en garandeert optimale optische parameters.

Fysische en chemische eigenschappen van siliciumglas

Siliciumglas heeft een lage thermische uitzettingscoëfficiënt. Het betekent dat het bestand is tegen thermische schokken. Bij verhitting tot zeer hoge temperaturen (tot wel 1100°C) zal het niet barsten, zelfs niet als het plotseling in water wordt afgekoeld. Andere belangrijke gebruiksvoordelen van kwartsglas zijn:

• perfecte transparantie;
• minimale warmte- en elektriciteitsgeleiding;
• hoge UV- en IR-stralingstransmissie;
• relatief hoge druk- en treksterkte.

Opvallend zijn ook de unieke chemische eigenschappen van siliciumglas. Het is bestand tegen water en zuren (behalve fluorwaterstofzuur). Het nadeel van het materiaal is de lage weerstand tegen alkali .

Waarin verschilt siliciumglas van andere glassoorten?

Vergeleken met andere soorten glas die in de industrie worden gebruikt (bijv. floatglas of technisch glas), heeft kwartsglas een uitzonderlijke transparantie, duurzaamheid en doorlaatbaarheid voor ultraviolette en infrarode stralen. De laatste eigenschap wordt geassocieerd met een lage absorptie van elektromagnetische straling. Chemische bestendigheid en hoge transformatietemperaturen maken siliciumglas geschikt voor zeer specifieke wetenschappelijke en industriële toepassingen. Ondanks de relatief hoge prijs is deze grondstof in veel productietakken praktisch onvervangbaar.

Kwartsglas – de belangrijkste toepassingen

Siliciumglas wordt veel gebruikt in de optica, met name fotometrie en spectroscopie. Het wordt gebruikt bij de productie van meetapparatuur, belichters, UV-lampen, optische lenzen, microscoop- en kijkglazen, evenals laserlenzen en spiegelprisma’s. Een binnenzonnebank is ook een populaire commerciële toepassing waarbij het niveau van de ultraviolette doorlaatbaarheid bijzonder belangrijk is. Vanwege de hoge fysische en chemische bestendigheid wordt kwartsglas gebruikt bij de vervaardiging van laboratoriumglaswerk zoals smeltkroezen, bekers, verdampers, gloeipannen en verbrandingsboten. Het is ook onvervangbaar als hoogwaardig horlogeglas en als grondstof voor de productie van hittebestendige keramische tegels. Kwartsglas wordt ook gebruikt om de kernen van optische telecommunicatievezels te vervaardigen. De parameters transparantie en lage dispersie bepalen de hoge geschiktheid in deze context. Andere potentiële toepassingsgebieden van siliciumglas zijn de productie van halfgeleiders, de verlichtingsindustrie, elektronica en fotografie. Na metallisering kan het ook worden gebruikt voor de productie van nauwkeurige microgolfcircuits.

Het optimale siliciumglas kiezen

Kwartsglas wordt geclassificeerd afhankelijk van de zuiverheidsgraad, die de uiteindelijke kenmerken van het product beïnvloedt. In de optica verdient het de voorkeur om JGS-1-glas van de hoogste kwaliteit van synthetisch silica te gebruiken. JGS-2 en JGS-3 kwaliteitsklassen worden geassocieerd met lagere prestatiekenmerken. Voor elke industriële toepassing is het daarom raadzaam om een siliciumglas te kiezen dat kwaliteitseisen combineert met economische rationaliteit. Universele normen voor materiaalcategorisatie vergemakkelijken het maken van de optimale beslissing.