काय फ्यूज सिलिका आहे

फ्यूज सिलिका, फ्यूज्ड क्वार्ट्ज म्हणून देखील ओळखले जाते, एक कृत्रिम आहे, सिलिकॉन डाय ऑक्साईडचा अनाकार प्रकार (SIO2). हे अत्यंत उच्च तापमानात उच्च-शुद्धता सिलिका वाळू किंवा क्वार्ट्ज क्रिस्टल्सद्वारे वितळवून तयार केले जाते. ही सामग्री त्याच्या अपवादात्मक ऑप्टिकल आणि थर्मल गुणधर्मांसाठी ओळखली जाते, विविध उच्च-कार्यक्षमता अनुप्रयोगांसाठी ते आदर्श बनविणे.

सिलिकॉन डायऑक्साइड (SIO2) एक सिलिकॉन अणू आणि दोन ऑक्सिजन अणूंचा बनलेला एक रासायनिक कंपाऊंड आहे. हे सामान्यत: निसर्गात क्वार्ट्ज आणि विविध सजीवांमध्ये आढळते. सिलिकॉन डायऑक्साइडमध्ये कमीतकमी अशुद्धतेसह उच्च शुद्धता पातळी असते, विविध उद्योगांमध्ये ती एक आवश्यक सामग्री बनविणे.

 

सिलिकॉन डाय ऑक्साईडची रासायनिक रचना

सिलिकॉन डायऑक्साइड (SIO2):

• सूत्र: SIO2
• आण्विक वजन: 60.08 जी/मोल
• रचना: 1 भाग सिलिकॉन (आणि), 2 भाग ऑक्सिजन (ओ)
• देखावा: अर्धपारदर्शक घन ते पारदर्शक
• शुद्धता: कमीतकमी अशुद्धतेसह उच्च शुद्धता

 

मुख्य वैशिष्ट्ये

• उच्च वितळण्याचा बिंदू: 10 1710 ° से (3110° फॅ)
• कडकपणा: चे Mohs कठोरता 7
• रासायनिक स्थिरता: बहुतेक परिस्थितींमध्ये रासायनिकदृष्ट्या जड
• विद्युत गुणधर्म: त्याच्या शुद्ध स्वरूपात इन्सुलेटर, परंतु सेमीकंडक्टिंग म्हणून सुधारित केले जाऊ शकते

 

अनुप्रयोग

• ग्लास मॅन्युफॅक्चरिंग: काचेच्या उत्पादनात प्राथमिक घटक.
• सेमीकंडक्टर उद्योग: इलेक्ट्रॉनिक घटकांच्या इन्सुलेटिंग गुणधर्मांमुळे उत्पादनात वापरले जाते.
• बांधकाम: काँक्रीट आणि सिमेंटमध्ये कच्चा माल म्हणून वापरला जातो.
• अन्न आणि औषधी: अन्न आणि फार्मास्युटिकल्समध्ये अँटी-केकिंग एजंट म्हणून वापरले जाते.

 

शुद्धता विचार

इलेक्ट्रॉनिक्स आणि ऑप्टिक्समधील अनुप्रयोगांसाठी उच्च शुद्धता सिलिकॉन डाय ऑक्साईड महत्त्वपूर्ण आहे, जेथे अशुद्धतेमुळे कामगिरीवर लक्षणीय परिणाम होऊ शकतो. एसआयओ 2 परिष्कृत करण्याच्या प्रक्रियेमध्ये धातूंसारखे दूषित पदार्थ काढून टाकणे समाविष्ट आहे, सेंद्रिय संयुगे, आणि इतर नॉन-सिलिकॉन घटक.

 

गुणधर्म:

आपण वर्णन केलेल्या गुणधर्मांवर आधारित, असे दिसते की आपण वैशिष्ट्यांच्या अद्वितीय संयोजनासह सामग्रीचा संदर्भ घेत आहात. या गुणधर्मांना अनुकूल असलेल्या सामग्रीचे येथे एक उदाहरण आहे:

फ्यूज सिलिका (सिलिकॉन डायऑक्साइड, SIO2)

गुणधर्म:

• पारदर्शकता:
  • उत्कृष्ट ऑप्टिकल पारदर्शकता प्रदर्शित करते, विशेषत: अल्ट्राव्हायोलेटमध्ये (अतिनील) श्रेणी: फ्यूज्ड सिलिका यूव्ही स्पेक्ट्रममध्ये अपवादात्मक पारदर्शकतेसाठी ओळखली जाते, अतिनील ऑप्टिक्स आणि फोटोलिथोग्राफी सारख्या अनुप्रयोगांसाठी ते आदर्श बनवित आहे.
• थर्मल स्थिरता:
  • लक्षणीय विकृती किंवा क्रिस्टलीकरणाशिवाय उच्च तापमान 1000 डिग्री सेल्सियस किंवा त्याहून अधिक पर्यंतचा प्रतिकार करते: फ्यूज्ड सिलिकाचा खूप उच्च वितळणारा बिंदू आहे (~ 1650 ° से) आणि उन्नत तापमानात त्याची रचना आणि स्थिरता राखते, जे उच्च-तापमान अनुप्रयोगांसाठी महत्त्वपूर्ण आहे.
• कमी थर्मल विस्तार:
  • थर्मल विस्ताराचे कमी गुणांक आहे, विस्तृत तापमान श्रेणीपेक्षा मितीय स्थिरता आवश्यक असलेल्या अनुप्रयोगांसाठी ते योग्य बनविणे: फ्यूज्ड सिलिकाची एक स्टँडआउट वैशिष्ट्ये म्हणजे त्याचे अत्यंत कमी थर्मल विस्तार गुणांक आहे, जे विविध तापमानात आयामी स्थिरता सुनिश्चित करते.
• इलेक्ट्रिकल इन्सुलेटर:
  • उच्च इलेक्ट्रिकल इन्सुलेशन गुणधर्मांचे प्रदर्शन करते, इलेक्ट्रिकल आणि सेमीकंडक्टर उद्योगांमध्ये ते उपयुक्त बनवित आहे: फ्यूज्ड सिलिका एक उत्कृष्ट इलेक्ट्रिकल इन्सुलेटर आहे, सब्सट्रेट्स आणि इन्सुलेशनसाठी सेमीकंडक्टर उद्योगात मोठ्या प्रमाणात वापरले जाते.
• रासायनिक जडत्व:
  • बहुतेक ids सिडस् प्रतिरोधक, तळ, आणि इतर संक्षारक पदार्थ: फ्यूज्ड सिलिका रासायनिकदृष्ट्या जड आहे, हायड्रोफ्लूरिक acid सिड वगळता बहुतेक रसायनांच्या हल्ल्याचा प्रतिकार करणे, कठोर रासायनिक वातावरणात वापरण्यासाठी ते योग्य बनवित आहे.
• यांत्रिक शक्ती:
  • उच्च यांत्रिक सामर्थ्य प्रदर्शित करते, यांत्रिक तणाव आणि दबाव सहन करण्यास परवानगी देणे: फ्यूज्ड सिलिका ही सर्वात कठीण सामग्री नाही, हे महत्त्वपूर्ण यांत्रिक सामर्थ्य आणि कठोरपणा देते, विविध परिस्थितीत ते टिकाऊ बनविणे.

अनुप्रयोग:

• ऑप्टिक्स आणि फोटॉनिक्स: अतिनील श्रेणीतील उच्च पारदर्शकतेमुळे, फ्यूज्ड सिलिका लेन्समध्ये वापरली जाते, आरसे, आणि ऑप्टिकल उपकरणांसाठी विंडोज.
• अर्धसंवाहक: त्याचे इलेक्ट्रिकल इन्सुलेटिंग गुणधर्म हे सेमीकंडक्टर मॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये आणि मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक डिव्हाइससाठी सब्सट्रेट्स म्हणून योग्य बनवतात.
• एरोस्पेस आणि संरक्षण: थर्मल स्थिरता आणि फ्यूज केलेल्या सिलिकाचा कमी थर्मल विस्तार उच्च-तापमान वातावरणातील सुस्पष्ट घटकांसाठी आदर्श बनवितो.
• रासायनिक प्रक्रिया: त्याचे रासायनिक जडत्व हे आक्रमक रसायनांच्या प्रदर्शनासह वातावरणात वापरण्याची परवानगी देते.

 

अनुप्रयोग:

1. ऑप्टिक्स:

• वापर:
  • लेन्स: फ्यूज्ड सिलिका लेन्स यूव्हीमध्ये कार्यरत आहेत, दृश्यमान, आणि आयआर अनुप्रयोग त्यांच्या अपवादात्मक स्पष्टतेमुळे आणि विस्तृत वर्णक्रमीय श्रेणीमध्ये कमीतकमी प्रकाश शोषणामुळे.
  • विंडोज: पारदर्शक फ्यूज्ड सिलिका विंडो ऑप्टिकल इन्स्ट्रुमेंट्समध्ये विकृतीशिवाय प्रकाशाच्या जागी परवानगी देण्यासाठी वापरली जातात.
  • आरसे: उच्च-परिशुद्धता ऑप्टिकल सिस्टममध्ये मिररसाठी सब्सट्रेट्स म्हणून वापरले जाते, दुर्बिणी आणि लेसर सिस्टमसह.

2. सेमीकंडक्टर उद्योग:

• वापर:
  • सेमीकंडक्टर घटक: फ्यूज्ड सिलिकाचा वापर सब्सट्रेट मटेरियल म्हणून केला जातो आणि उत्कृष्ट विद्युत इन्सुलेशन गुणधर्मांमुळे सेमीकंडक्टर डिव्हाइसच्या उत्पादनात केला जातो.
  • थर्मल स्थिरता: सेमीकंडक्टर मॅन्युफॅक्चरिंग प्रक्रियेमध्ये विकृतीशिवाय उच्च तापमानाचा सामना करण्याची त्याची क्षमता महत्त्वपूर्ण आहे, जसे की रासायनिक वाष्प जमा (सीव्हीडी) आणि प्लाझ्मा एचिंग.

3. लेसर तंत्रज्ञान:

• वापर:
  • लेसर गेन मीडिया: फ्यूजड सिलिकाचा वापर सॉलिड-स्टेट लेसरमध्ये लेसर-सक्रिय आयनसाठी होस्ट मटेरियल म्हणून केला जातो.
  • ऑप्टिकल फायबर: उच्च-शुद्धता फ्यूज सिलिका ऑप्टिकल फायबरसाठी प्राथमिक सामग्री आहे, जे लेसर संप्रेषण आणि प्रसारणासाठी आवश्यक आहेत.
  • लेसर विंडो: उच्च-शक्ती लेसर सिस्टममध्ये उच्च ऑप्टिकल पारदर्शकता आणि थर्मल प्रतिरोधनामुळे वापरले जाते.

4. रासायनिक उद्योग:

• वापर:
  • क्रूसीबल्स: फ्यूजड सिलिका क्रूसिबल्स त्यांच्या रासायनिक जडत्वामुळे अत्यंत प्रतिक्रियाशील किंवा शुद्ध पदार्थ वितळण्यासाठी आणि धारण करण्यासाठी वापरले जातात.
  • प्रतिक्रिया जहाज: रासायनिक अणुभट्ट्यांमध्ये कार्यरत जेथे गंज आणि उच्च तापमानाचा प्रतिकार आवश्यक आहे.

5. अचूक अभियांत्रिकी:

• वापर:
  • सुस्पष्टता साधने: फ्यूज्ड सिलिकाचा वापर उच्च मितीय स्थिरता आणि थर्मल शॉकला प्रतिकार आवश्यक असलेल्या साधनांमध्ये केला जातो, जसे की इंटरफेरोमीटर आणि उच्च-परिशुद्धता मोजमाप उपकरणे.
  • उपकरणे घटक: फ्यूज्ड सिलिकापासून बनविलेले घटक अनुप्रयोगांमध्ये वापरले जातात जेथे अचूक मोजमाप आणि स्थिरता गंभीर आहे.

6. सौर उद्योग:

• वापर:
  • सौर पेशी: सौर पेशींच्या सौर विकृतीच्या पारदर्शकतेमुळे आणि पर्यावरणीय तणाव सहन करण्याची क्षमता यामुळे सौर पेशींच्या एन्केप्युलेशन आणि संरक्षणामध्ये फ्यूज्ड सिलिकाचा वापर केला जातो..
  • सौर पॅनेल: हे सौर पॅनेलच्या उत्पादनात वापरले जाते, पेशींना थर्मल आणि रासायनिक अधोगतीपासून संरक्षण करून त्यांच्या कार्यक्षमता आणि दीर्घायुष्यात योगदान देणे.

 

फ्यूजड सिलिकाची उत्पादन प्रक्रिया:

1. कच्चा माल तयारी:

• निवड:
  • उच्च-शुद्धता सिलिका वाळू किंवा नैसर्गिक क्वार्ट्ज क्रिस्टल्स प्राथमिक कच्चा माल म्हणून निवडले जातात.
  • अंतिम उत्पादनाची इच्छित गुणधर्म सुनिश्चित करण्यासाठी ही सामग्री त्यांच्या उच्च सिलिका सामग्री आणि कमीतकमी अशुद्धीसाठी निवडली गेली आहे.

2. मेल्टिंग:

• हीटिंग:
  • कच्च्या सामग्रीवर 1700 डिग्री सेल्सियसपेक्षा जास्त तापमानात अधीन होते, सामान्यत: खालीलपैकी एक पद्धती वापरणे:
    • इलेक्ट्रिक आर्क हीटिंग: इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस सिलिका वितळण्यासाठी आवश्यक उच्च तापमान तयार करते.
    • प्रतिकार गरम करणे: प्रतिकार भट्टीमध्ये, सिलिका वितळण्यासाठी उष्णता निर्माण करण्यासाठी विद्युत प्रतिकार केला जातो.
  • शुद्धीकरण:
    • वितळण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान, उर्वरित कोणतीही अशुद्धता सामान्यत: काढली जाते, पिघळलेल्या सिलिकाची उच्च शुद्धता सुनिश्चित करणे.

3. फॉर्मिंग:

• तंत्र:
  • पिघळलेल्या सिलिकाला विविध तंत्रांद्वारे इच्छित स्वरूपात आकार दिले जाते, यासह:
    • कास्टिंग: विशिष्ट आकार आणि आकार तयार करण्यासाठी पिघळलेल्या सिलिका मोल्डमध्ये ओतणे.
    • दाबणे: अचूक परिमाण आणि आकार प्राप्त करण्यासाठी मोल्डमध्ये पिघळलेल्या सिलिकावर दबाव लागू करणे.
    • मोल्डिंग: पिघळलेल्या सिलिकापासून जटिल आकार आणि संरचना तयार करण्यासाठी मोल्डचा उपयोग करणे.

4. En नीलिंग:

• थंड:
  • आकाराचे सिलिका हळूहळू नियंत्रित पद्धतीने थंड केले जाते जे तयार करण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान विकसित झालेल्या अंतर्गत ताणतणावापासून मुक्त होते.
  • En नीलिंग ओव्हन:
    • तयार केलेले सिलिकाचे तुकडे ne नीलिंग ओव्हनमध्ये ठेवले आहेत, जेथे तापमान हळूहळू वाढीव कालावधीत कमी होते.
  • गुणधर्मांची सुधारणा:
    • ही हळू शीतकरण प्रक्रिया फ्यूज्ड सिलिकाच्या यांत्रिक गुणधर्मांमध्ये वाढ करते, त्याची शक्ती आणि टिकाऊपणा सुधारणे.

 

सारांश:

फ्यूज केलेल्या सिलिकाच्या उत्पादन प्रक्रियेमध्ये उच्च-शुद्धता कच्च्या मालाची काळजीपूर्वक निवड समाविष्ट आहे, तंतोतंत वितळणे आणि तंत्रे तयार करणे, आणि अपवादात्मक ऑप्टिकलसह सामग्री तयार करण्यासाठी ne नीलिंग नियंत्रित केले, थर्मल, विद्युत, आणि यांत्रिक गुणधर्म. ही प्रक्रिया ऑप्टिक्समधील विविध प्रगत अनुप्रयोगांसाठी फ्यूजड सिलिकाची उच्च गुणवत्ता आणि विश्वासार्हता सुनिश्चित करते, सेमीकंडक्टर मॅन्युफॅक्चरिंग, लेसर तंत्रज्ञान, रासायनिक उद्योग, अचूक अभियांत्रिकी, आणि सौर उद्योग.

 

फ्यूज्ड सिलिकाचे रूपे:

1. फ्यूज सिलिका ग्लास:

• वर्णन:
  • शुद्ध सिलिका वितळवून आणि सॉलिडिफाइद्वारे तयार केलेले पारदर्शक सिलिका ग्लास (SIO2).
• गुणधर्म:
  • अतिनील ओलांडून उच्च ऑप्टिकल स्पष्टता आणि पारदर्शकता, दृश्यमान, आणि आयआर तरंगलांबी.
  • उत्कृष्ट थर्मल स्थिरता आणि कमी थर्मल विस्तार.
  • उच्च रासायनिक जडता आणि विद्युत इन्सुलेशन गुणधर्म.
• अनुप्रयोग:
  • उच्च-परिशुद्धता ऑप्टिक्समध्ये वापरले जाते, अतिनील आणि आयआर विंडो, लेन्स, आरसे, आणि सेमीकंडक्टर मॅन्युफॅक्चरिंग.

2. क्वार्ट्ज ग्लास:

• वर्णन:
  • उच्च क्वार्ट्ज सामग्रीसह सिलिका ग्लासचा संदर्भ देते, सामान्यत: पेक्षा मोठे 99.9% SIO2.
• गुणधर्म:
  • फ्यूज्ड सिलिकासारखेच परंतु बर्‍याचदा अधिक शुद्धतेच्या पातळीसह, थोड्या वेगळ्या ऑप्टिकल आणि थर्मल गुणधर्मांकडे नेले जाते.
  • थर्मल शॉक आणि उच्च तापमानाचा अपवादात्मक प्रतिकार.
  • उच्च रासायनिक शुद्धता, प्रयोगशाळा आणि औद्योगिक अनुप्रयोगांसाठी ते आदर्श बनविणे.
• अनुप्रयोग:
  • उच्च-शुद्धता रासायनिक प्रक्रियेमध्ये कार्यरत, उच्च-तापमान प्रयोगशाळेची उपकरणे, आणि विशेष ऑप्टिकल घटक.

3. डोप्ड फ्यूज्ड सिलिका:

• वर्णन:
  • त्याच्या ऑप्टिकलमध्ये बदल करण्यासाठी विशिष्ट डोपॅन्ट्ससह सुधारित केलेले फ्यूज्ड सिलिका, थर्मल, किंवा विशेष अनुप्रयोगांसाठी यांत्रिक गुणधर्म.
• गुणधर्म:
  • ऑप्टिकल डोपिंग: अपवर्तक निर्देशांक बदलण्यासाठी किंवा अतिनील प्रसारण वाढविण्यासाठी फ्लोरिन किंवा बोरॉन सारख्या डोपंट्स जोडले जाऊ शकतात.
  • थर्मल डोपिंग: टायटॅनियम किंवा अ‍ॅल्युमिनियम सारखे itive डिटिव्ह थर्मल स्थिरता सुधारू शकतात आणि थर्मल विस्तार कमी करू शकतात.
  • यांत्रिक डोपिंग: सेरियम सारख्या घटकांचा समावेश रेडिएशन प्रतिरोध किंवा यांत्रिक सामर्थ्य वाढवू शकतो.
• अनुप्रयोग:
  • सानुकूलित ऑप्टिकल फायबरमध्ये वापरले, लेसर घटक, रेडिएशन-प्रतिरोधक साहित्य, आणि अचूक अभियांत्रिकी अनुप्रयोग जेथे तयार केलेले गुणधर्म आवश्यक आहेत.

 

पर्यावरणीय प्रभाव आणि भविष्यातील फ्यूजड सिलिकाचा ट्रेंड:

पर्यावरणीय प्रभाव:

• पर्यावरणीय सौम्य:
  • फ्यूज्ड सिलिका पर्यावरणास सौम्य मानली जाते, कारण हे त्याच्या उत्पादनादरम्यान हानिकारक रसायने किंवा प्रदूषक सोडत नाही, वापर, किंवा विल्हेवाट. त्याच्या जड स्वभावाचा अर्थ असा आहे की तो पर्यावरणीय घटकांशी प्रतिक्रिया देत नाही, विविध अनुप्रयोगांसाठी ते सुरक्षित करणे.
• मर्यादित रीसायकलिंग उपक्रम:
  • त्याच्या बर्‍याच अनुप्रयोगांच्या कठोर शुद्धतेच्या आवश्यकतेमुळे फ्यूजड सिलिकाचे पुनर्वापर मर्यादित आहे. वापरलेल्या फ्यूज्ड सिलिकाच्या शुद्धीकरण आणि पुनर्प्रक्रियाशी संबंधित उच्च खर्च बर्‍याचदा फायद्यांपेक्षा जास्त, कमीतकमी रीसायकलिंग प्रयत्नांना कारणीभूत ठरले.

भविष्यातील ट्रेंड:

• वर्धित गुणधर्म:
  • संशोधन आणि विकास: चालू आर&डी प्रयत्नांचे उद्दीष्ट ऑप्टिकल पारदर्शकता वाढविणे, यांत्रिक शक्ती, आणि फ्यूज्ड सिलिकाची थर्मल स्थिरता. भौतिक विज्ञान आणि अभियांत्रिकी तंत्रातील नवकल्पनांनी उच्च-कार्यक्षमता अनुप्रयोगांसाठी उत्कृष्ट फ्यूज्ड सिलिका रूपे तयार करणे अपेक्षित आहे.
• उदयोन्मुख अनुप्रयोग:
  • क्वांटम तंत्रज्ञान: क्वांटम कंप्यूटिंग आणि कम्युनिकेशन सिस्टममध्ये वापरण्यासाठी फ्यूज्ड सिलिकाचा शोध लावला जात आहे, जेथे त्याची उच्च शुद्धता आणि अपवादात्मक ऑप्टिकल गुणधर्म क्वांटम माहितीचे फेरफार आणि प्रसारण सुलभ करू शकतात.
  • फोटोव्होल्टिक्स: सौर तंत्रज्ञानामध्ये सतत प्रगती केल्यामुळे फोटोव्होल्टिक पेशी आणि पॅनल्समध्ये फ्यूज्ड सिलिकाचा वापर केला जात आहे, सौर उर्जा प्रणालीची कार्यक्षमता आणि टिकाऊपणा सुधारण्यासाठी त्याची पारदर्शकता आणि थर्मल स्थिरता वाढवणे.