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石英玻璃的发展

      石英玻璃是由二氧化硅(SiO2)单一组分构成的特种工业技术玻璃。由于其具有其他材料不能取代的一系列特殊性能,使其在现代工业和高科技领域发挥了非常重要的作用。普通石英玻璃是用天然水晶或硅石作为原料经过高温熔制而成的,高纯优质石英玻璃则使用无菌或有机含硅的液体化合物(如四氯化硅)经火焰水解合成工艺制成,称为合成石英玻璃(synthetic fused silica)。

 

 

      自20世纪80年代以来,石英玻璃制造技术发展迅速。国际上各大石英玻璃公司纷纷开发新工艺和新技术。德国Herseus石英玻璃公司开发了卧式热顶石英玻璃厚壁玻璃管技术,可以把气炼熔制的细长石英玻璃坨(ingot)不经冷加工直接在大功率电阻炉内用水冷石墨顶头和外成型器制造出长达4mm、外径150mm、内径80mm的厚壁管(cylinder)。以其作为再拉制光导纤维专用外皮管或半导体用大管的柸料,具有很高的生产效率,并在此基础上建成了一条先进的光导纤维外皮管生产线。采用无接触拉管技术,成品管自动清洗、自动烘干、自动检验尺寸、自动包装。因此当管子拉出后就不再接触人手,有效避免了污染。当时,该公司的此种管材几乎垄断了全世界的光纤管市场。近年来该公司大力发展合成石英玻璃新技术并开发出大直径光纤预制件,一次可拉制3000~5000km的光纤。法国Saint—Gob—ain石英玻璃公司开发的利用高频等离子火焰熔制石英玻璃技术,可制出优质低羟基石英玻璃。近年来开发的用氢氧火焰连续熔制石英玻璃坨的技术,效益很高,除圆形断面外还可熔制各种异型断面的石英玻璃坨,所产生的石英玻璃坨供不应求。美国GE石英玻璃公司开发的电熔制特大型坨的技术十分引人注目,其成品坨直径达2m,重达4t。目前尚无其他厂家能够制造。日本东芝陶瓷公司等电弧发制造不透明石英玻璃坩埚方面,近来也出现很多新技术,如多层坩埚、环形电浮法等。最值得注意的是,近二十年来公开的石英玻璃方面的专利中有一半以上是关于用液体原料合成法制造高纯石英玻璃技术的。内容几乎涵盖了合成石英玻璃的全部技术。如:不含氯原料、特殊燃烧器、熔炉结构、炉体处理、炉气氛控制等。

 

      我国石英玻璃工业起始于中华人民共和国成立以后。当时,在十分困难的条件下为国家解决了一些急需解决的问题。但在改革开放以前发展缓慢,并逐渐与国际水平拉开了很大的差距。近年来,这种现象才得以改变。通过引进技术和消化吸收,以及科研人员创新,一些新品种、新技术和新装备不断开发出来,如激光技术和特种光源用掺杂石英玻璃、光通信用石英玻璃管、医用光纤、光纤辐照计、立式气炼制坨工业装备、金属燃烧器、热顶成形厚壁管技术、石英玻璃纤维和纤维棉等。目前,我国透明石英玻璃及制品的年生产量已达到十万余吨,不透明石英玻璃制品年产量达两千余吨以上。

 

 


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