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석영,융합 석영,석영 유리,실리카,융합 실리카…다양한 실리카 기반 재료를 설명하는 데 사용되는 용어 목록은 길고 혼란스럽고 종종 오해됩니다. 이 기사에서는 석영 및 용융 실리카(및 몇 가지 관련 재료)의 고유 한 특성을 자세히 살펴보고 이러한 용어를 둘러싼 혼란을 정리합니다.

석영 대. 실리카

석영과 융합 실리카에 대해 알아야 할 첫 번째 중요한 점은 둘 다 주로 이산화 규소라고도하는 실리카와 같은 성분으로 구성되어 있다는 것입니다. 실리카는 화학식 시오 2 를 가지고 있으며 대부분의 유리 유형의 주요 성분입니다. 실리카가 자연에서 발견되는 주요 형태는 광물 석영입니다:지구의 지각의 상당한 부분을 구성하는 단단하고 투명한 결정질 물질입니다. 석영은 주로 실리카로 구성되어 있지만 지질 학적 기원에 따라 다양한 비율로 자연적으로 발생하는 불순물을 포함합니다.

따라서 실리카는 화학식 시오 2 와 함께 특정 화합물 인 이산화 규소입니다. 다른 한편으로는,석영은 실리카로 1 차적으로 이루어져 있고 그러나 몇몇 불순을 포함하는 자연적 사건 크리스탈 무기물입니다.

결정질 및 비정질 고체

다른 실리카 기반 물질의 차이점을 완전히 이해하려면 먼저 결정질 고체와 비정질 고체의 근본적인 차이점을 검토해야합니다.

이 차이는 원자가 고체 내부에 어떻게 배열되는지에 달려 있다. 결정질 고체에서 구성 원자는 결정 격자로 알려진 규칙적인 반복 패턴으로 배열됩니다. 석영은 결정질 실리카 기반 물질의 예입니다:실리콘 및 산소 원자는 잘 정의 된 정렬 된 구조로 배열됩니다.

그러나 비정질 고체에서 원자는 장거리 차수가 없다. 비정질 고체 분자의 겉으로는 임의의 배열은 액체의 유사,그들은 장소에 고정되어 주위를 이동하지 않는 것을 제외. 우리가”유리”라고 생각하는 대부분의 재료는 비정질 고체입니다: 사실,비정질 원자 구조를 가진 모든 물질은”유리”로 설명 될 수 있습니다.

원자가 질서 정연하게 배열되어 있는지 또는 무작위로 배향되어 있는지 여부는 물질의 특성에 중대한 영향을 줄 수 있습니다. 가장 눈에 띄는 예 중 하나는 비정질 고체에 의해 나타나는 유리 전이 효과입니다. 실리카 또는 기타 산화물 기반 물질의 세계 밖에서,무질서한”유리”금속은 종래의 금속에 비해 특이한 기계적 특성에 자주 사용됩니다.1

석영과 같은 실리카 기반 재료는 화학적 조성과 결정질 또는 비정질인지 여부에 관계없이 특성화 될 수 있습니다.

실리카 기반 재료 정의

이제 몇 가지 중요한 기본 사항을 검토 했으므로 석영,용융 실리카 및 기타 실리카 기반 재료의 차이점을 정의 할 수 있습니다.

석영

앞에서 언급했듯이 석영은 자연에서 실리카가 발생하는 주요 형태입니다. 석영은 크리스탈 고체입니다; 그래서,그것은 그것의 외관 및 그것의 화학 메이크업 측면에서 모두 유리를 닮을 수 있다,하는 동안 그것은 유리에서 매우 독특한 속성.

석영(즉,결정질 광물)의 산업적 응용은 제한적이지만,손목 시계에서 가장 친숙한 전자 시스템의 석영 수정 발진기를 포함한다.

아마도 혼란스럽게,”합성 석영”은 산업용 석영 응용 분야를 위해 제조 될 수있다. 이것은 아마도 결정질 실리카로 더 잘 불릴 것이지만 종종 단순히”석영”이라고합니다.”

융합 실리카 및 융합 석영

여기서,”융합”이라는 단어는 처리 단계를 지칭한다:융합 실리카는 명목상 순수 실리카로서 용융 및 냉각되어 유리 무정형 고체를 형성한다. 융합된 실리카는 많은 방법에 있는 다른 유리를 닮습니다;그러나 그것은 어떤 첨가물도 포함하지 않습니다. 융합된 실리카는 다수 고성능 신청을 가진 특기 물자입니다.

용어”융합 실리카”및”융합 석영”은 종종 상호 교환적으로 사용된다. 보다 정확하게,”융합 석영”은 자연 발생 석영을 용융시켜 형성된 비정질 고체를 지칭한다. 따라서 용융 실리카는 표면 상 순수한 시오 2 이지만 용융 석영은 사용 된 석영에 따라 불순물을 포함합니다.

실리카 유리 및 석영 유리

이러한 용어는 통상적으로 보다 일반적인 의미로 사용되며,통상적으로 상호 교환 가능한 것으로 간주될 수 있다. 이 두 용어는 융합 실리카 또는 융합 석영을 나타낼 수 있습니다.

용융 실리카의 응용

용융 실리카는 화학적으로 석영과 유사하지만,비정질 구조는 여러 가지 뚜렷하고 매우 바람직한 열적,기계적 및 전기적 특성을 제공합니다.

유리는 일반적으로 알칼리,알칼리 토류 또는 기타 산화물과 같은 첨가제를 함유하여 유리 가공(용융)온도를 낮추고 화학적 및 물리적 특성을 향상 시키지만 용융 실리카는 매우 순수합니다. 따라서,그것은 더 높은 작동 온도를 가지고 있지만 다른 안경과 다른 특성을 제공합니다.

용융 실리카는 열팽창 계수가 매우 낮기 때문에 가열 또는 냉각 될 때 팽창하거나 수축하지 않습니다. 그 결과로,융합한 실리카는 열충격에 높게 저항하고 부수기 없이 아주 급속한 난방 또는 냉각을 저항할 수 있습니다. 용융 실리카의 열적 특성으로 인해 도가니,쟁반 및 제강 및 유리 제조용 보트와 같은 고온 산업 부품에 매우 가치가 있습니다.2

용융 실리카는 매우 넓은 스펙트럼의 빛에 투명하여 깊은 자외선에서 원적외선으로 확장됩니다. 이것은 광섬유뿐만 아니라 다양한 렌즈,거울 및 기타 자외선 또는 적외선 투과 광학의 핵심 구성 요소입니다.3,4

융합된 실리카는 또한 대부분의 산에 극단적으로 화학적으로 비활성 그리고 저항합니다(주목할 만한 불화수소산을 제외하고). 이 화학적 불활성은 융합 된 실리카를 생물 의학 응용 분야에 제공하며 종종 다공성 실리카의 형태를 취합니다.

열 안정성,투명성 및 강도의 조합은 용융 실리카를 포토 리소그래피 기판,에칭 마이크로파 회로 및 반도체 소자의 보호 층과 같은 새로운 응용 분야 및 개발 분야의 강력한 후보로 만듭니다.

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참고 문헌 및 추가 읽기

1. 라이벌 스틸로 설정된 유리 금속:자연 뉴스. https://www.nature.com/news/2011/110109/full/news.2011.4.html.제강 용 내화 재료 선택. (존 와일리&아들,2016).
2. 칼라프,에이엘,샤바네,에이. 광 화학 센서의 탄소 나노 튜브 및 그래 핀 산화물 응용 분야. 탄소 나노 물질의 합성,기술 및 응용 분야 223-246(엘스 비어,2019). 전화:+86-21-8111-8111-0-12-815757-2.00010-3.1550 나노미터의 파장에 고능률을 가진 깊은 식각된 고밀도 융합하 실리카 전송 격자판. 신청 선택. 45, 2567 (2006).