中國粉體網(wǎng)訊  石英玻璃是由二氧化硅單一組分構(gòu)成的特種工業(yè)技術(shù)玻璃,，具有一系列特殊的物理和化學(xué)性能,，并被新材料領(lǐng)域?qū)＜易u(yù)為“玻璃之王”,。其純度與性能直接影響高端裝備的精度與可靠性,，成為推動(dòng)新一代信息技術(shù)和新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵材料‌,。其優(yōu)點(diǎn)如下：

1）極佳的光譜特性,，從紫外到紅外極寬的光譜范圍內(nèi)的光學(xué)透過能力,，尤其在紫外和深紫外光譜范圍內(nèi)的透過性能是一般光學(xué)玻璃所不具備的,；

2）優(yōu)良的耐高溫性能，其軟化點(diǎn)與白金的熔點(diǎn)相近,，熱膨脹系數(shù)極�,。�

3）高介電場(chǎng)強(qiáng)度,，低介電損失和極低的導(dǎo)電性,，是極好的絕緣材料；

4）較高的純度,，人工合成石英玻璃的金屬離子總含量可控制在1×10-6以內(nèi),；

5）經(jīng)過摻雜的石英玻璃具有其他特殊性能，如光譜特性和超低膨脹系數(shù)等,。

石英玻璃現(xiàn)已成為近代科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)不可或缺的重要材料,，在航空航天、激光核技術(shù),、半導(dǎo)體集成電路,、光電器件和精密儀器等高技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。在制備技術(shù)方面,，高純石英材料通過天然石英礦石提純與合成工藝兩條路徑實(shí)現(xiàn),。傳統(tǒng)提純工藝結(jié)合煅燒水淬,、磁選、浮選及酸浸等技術(shù),，可有效去除鐵,、鋁等雜質(zhì)‌；而合成工藝（如氣相沉積法,、等離子化學(xué)氣相沉積法和間接合成法等）突破天然石英礦源限制,，純度達(dá)99.9999%以上。

石英礦物原料部分提純工藝介紹

高溫真空處理：利用石英晶型轉(zhuǎn)變過程的反應(yīng)機(jī)理,，在高溫真空狀態(tài)下去除石英砂或石英原礦中的液態(tài)和氣態(tài)雜質(zhì),。

氯化處理：在一定溫度條件下，借助氯化劑的作用,，使石英砂中的堿金屬和堿土金屬雜質(zhì)轉(zhuǎn)化成氣相的氯化物,。

超導(dǎo)選：超導(dǎo)材料產(chǎn)生幾十萬高斯的超導(dǎo)磁場(chǎng)，使石英中微小雜質(zhì)和固態(tài)包裹體被磁化而選出,。

電選：在高壓電場(chǎng)中利用礦物的電性差異使礦物分離,。

超聲波處理：利用超聲波在液體中的空化作用提高酸洗效率。

摻雜提純：高溫條件下使摻入的元素與雜質(zhì)元素反應(yīng)生成易溶于水或酸的物質(zhì),，而后水洗或酸洗提純,。

精餾提純：利用不同組分有不同沸點(diǎn)，同一溫度下不同蒸汽壓,。

吸附提純：液體與固體兩相界面處組分與內(nèi)部不同而產(chǎn)生濃縮,。

高性能石英材料合成工藝介紹

化學(xué)氣相沉積工藝(CVD)

CVD是指氣相含硅化合物（如SiCl4､SiH4和Si4O4(CH3)8等無機(jī)與有機(jī)原料）在H2-O2火焰中高溫水解或氧化生成SiO2微粒，并逐層沉積在旋轉(zhuǎn)的基體上形成透明石英玻璃,。

根據(jù)沉積基體的運(yùn)轉(zhuǎn)方式和反應(yīng)器的構(gòu)造,，CVD分為臥式和立式兩種工藝形式，立式工藝可實(shí)現(xiàn)大尺寸合成石英玻璃的生產(chǎn),，與臥式CVD工藝相比,，具有沉積速率和效率高，爐膛溫度高且均勻,，玻璃的光學(xué)均勻性好等明顯優(yōu)勢(shì),。目前，國際上CVD工藝合成石英玻璃主要采用立式工藝,。

等離子化學(xué)氣相沉積工藝(PCVD)

PCVD工藝是指采用高純SiCl4為原料,，以高頻等離子體火焰代替氫氧火焰氣相合成石英玻璃，該工藝與傳統(tǒng)電熔工藝制備的石英玻璃統(tǒng)稱為紅外石英玻璃,。

PCVD工藝制備的石英玻璃的金屬雜質(zhì)和羥基含量低,，具備優(yōu)良的紫外-紅外光譜透過性能、穩(wěn)定的折射率以及良好的結(jié)構(gòu)均勻性等特性,，并且無氣泡和雜點(diǎn)等缺陷,，廣泛用作各類光學(xué)透鏡和高穩(wěn)定性慣導(dǎo)器件的基材,，如太陽器模擬、紅外跟蹤系統(tǒng),、紫外-可見-紅外分光器等光學(xué)組件和光波導(dǎo)用石英光纖等,。

間接合成法

間接合成法是相對(duì)于目前常見的電熔、氣煉,、CVD和PCVD等４種“直接法”工藝技術(shù)（由原料經(jīng)過1800℃以上高溫一步直接制得石英玻璃）制備石英玻璃而言的,，包括低密度SiO2疏松體的沉積和燒結(jié)兩個(gè)主要工序，即利用含硅化合物（如SiCl4等）為原料,，采用低溫CVD工藝,，首先沉積形成低密度SiO2疏松體，再進(jìn)行燒結(jié),，燒結(jié)過程中同時(shí)進(jìn)行摻雜,、脫水、脫氣及致密化,，直至達(dá)到玻璃化,。

目前，國外利用間接合成法制備半導(dǎo)體光刻技術(shù)用石英玻璃光掩�,；���,，準(zhǔn)分子激光器和光電探測(cè)器等領(lǐng)域用石英玻璃透鏡和棱鏡等元件。

2025年4月23-24日,，由中國粉體網(wǎng)、中粉會(huì)展主辦的“2025全國半導(dǎo)體行業(yè)用高純石英材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會(huì)”將在江蘇南京召開,，屆時(shí)來自中國建筑材料科學(xué)研究總院有限公司的教授級(jí)高工王玉芬,，將做題為《高純石英材料的制備技術(shù)與應(yīng)用》的報(bào)告。

王教授將介紹高純石英材料在半導(dǎo)體制造,、光纖預(yù)制棒,、光學(xué)器件、光伏及國防裝備等‌領(lǐng)域的應(yīng)用情況,，并將聚焦高純石英材料的技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化難點(diǎn),，探討提純工藝優(yōu)化、合成路線突破及下游應(yīng)用拓展等內(nèi)容,，助力國產(chǎn)高端石英材料實(shí)現(xiàn)自主可控‌,。

王玉芬，教授級(jí)高工,，碩導(dǎo),，享受國務(wù)院政府特殊津貼。曾任中國建筑材料科學(xué)研究總院石英院院長,、中建材衢州金格蘭石英有限公司執(zhí)行董事,。自1986年,，進(jìn)入中國建筑材料科學(xué)研究總院工作以來，長期從事石英與特種玻璃研究工作,。在大口徑復(fù)合石英管,、石英-鎢過渡封接玻璃、立式化學(xué)氣相沉積石英玻璃等方面實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)首創(chuàng),，為我國電子,、航天、船舶,、核能,、兵器、航空等領(lǐng)域提供了關(guān)鍵配套材料,，為我國國防和經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了重要貢獻(xiàn),。至今主持并完成了國家重大專項(xiàng)、軍工科研,、國際合作等20余項(xiàng)國家級(jí)項(xiàng)目,，榮獲省部級(jí)科技獎(jiǎng)6項(xiàng)、授權(quán)專利20余項(xiàng),、論文20余篇,、標(biāo)準(zhǔn)5部、出版專著2部,，以及獲“第四屆全國建材行業(yè)十大女杰”稱號(hào),。

參考來源：

[1]王玉芬：石英玻璃制造工藝、性能及其應(yīng)用

[2]聶蘭艦,，王玉芬等：高性能光學(xué)合成石英玻璃的制備和應(yīng)用

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）

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