
(一)卓越的光学特性
石英玻璃在光学领域展现出了非凡的性能。相较于普通玻璃,高纯度的石英玻璃在极宽的光谱范围内,从远紫外(160纳米)至远红外(5微米),都表现出了良好的透光性,这是普通光学玻璃所难以比拟的。其出色的光谱透过性和光学均匀性,为半导体光刻技术和精密光学器件的制造提供了理想材料。
此外,石英玻璃还具备出色的耐辐照能力,因此被广泛应用于航天领域。例如,“神舟”系列宇宙飞船的窗口材料以及“天宫”系列空间实验室的关键部件防护罩,均采用了耐辐照石英玻璃。
(二)独特的机械性能
石英玻璃与普通玻璃相似,均属于脆硬性材料。其强度参数受多种因素影响,包括表面状态、几何形状以及测试方法等。具体而言,透明石英玻璃的抗压强度通常在490至1960兆帕之间,抗拉强度为50至70兆帕,抗弯强度为66至108兆帕,而抗扭强度则约为30兆帕。
(三)优良的电学性能
石英玻璃作为一种优质的电绝缘材料,其电阻率远高于普通玻璃。在常温下,石英玻璃的电阻率可达1.8×10^19欧姆·厘米。此外,它还具有较高的击穿电压(约为普通玻璃的20倍)以及较低的介电损耗。值得注意的是,随着温度的升高,石英玻璃的电阻率会略有下降,且透明石英玻璃的电阻率高于不透明石英玻璃。
(四)出色的热学性能
由于石英玻璃内部主要由强力的Si-O键构成,因此其软化温度极高,长期工作温度可高达1000℃。同时,石英玻璃的热膨胀系数在常见工业玻璃中最低,线膨胀系数仅为5×10^-7/℃,经过特殊处理的石英玻璃甚至可以实现零膨胀。此外,它还具有良好的抗热振性,能够在短时间内承受极大的温差而不开裂。这些卓越的热学性能使得石英玻璃在高温和极端工作环境中具有无可替代的优势。
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