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石英玻璃:揭开其水晶本质

文章出处:http://www.jundro.cn/news/830.html人气:16时间:2024-05-11

石英玻璃以其卓越的光学和热性能而闻名,长期以来在各个科学和工业领域受到推崇。虽然通常被称为“玻璃”,但石英具有晶体结构,与传统的非晶玻璃不同。钧杰陶瓷致力于阐明石英玻璃的晶体性质,深入研究其原子排列、晶体学性质及其独特特性的含义。

原子排列

石英玻璃的核心是硅 (Si) 和氧 (O) 原子的三维排列,错综复杂地编织成晶格。与原子缺乏长程有序的典型非晶玻璃不同,石英表现出以重复晶胞为特征的明确晶体结构。 SiO4 四面体构成了该晶格的组成部分,每个硅原子以四面体结构与四个氧原子键合。

晶体学性质

石英玻璃属于三方晶系,具有六方晶胞,空间群为P3121或P3221。该晶体系统赋予石英独特的光学和机械特性,包括双折射和压电性。 SiO4 四面体在晶格内的排列产生了独特的光学现象,使得石英玻璃在需要精密光学元件的应用中不可或缺。

双折射

石英玻璃的标志特征之一是其双折射性质,源于晶格内原子的各向异性排列。当光穿过石英玻璃时,它会沿着不同的晶体轴经历不同的折射率,从而产生双折射。这种特性在偏振光学中得到了应用,其中偏振光的操纵对于各种科学和技术努力至关重要。

压电

石英玻璃表现出固有的压电特性,其中机械应力在晶格内引起电极化。这种现象被称为直接压电效应,它支撑着振荡器、传感器和计时设备中石英晶体的功能。相反,逆压电效应使得能够利用石英玻璃作为致动器,其中施加电场引起机械变形。

热稳定性

石英玻璃的晶体结构赋予其卓越的热稳定性,使其能够抵抗热膨胀和收缩。该特性在高温应用中得到广泛应用,例如炉管、坩埚和激光系统的光学元件。在达到其熔点(~1713°C)时不存在结构相变,进一步强调了石英玻璃在极端热环境中的坚固性。

化学惰性

由于晶格内硅和氧原子之间存在牢固的共价键,石英玻璃表现出显着的化学惰性。这种固有的稳定性使得石英不受大多数​​酸、碱和溶剂的腐蚀,使其成为化学实验室器皿、反应容器和半导体制造工艺的理想材料。此外,其低热膨胀系数可确保在不同的化学环境下尺寸变化最小。

总之,石英玻璃是晶体材料的典型例子,以其有序的原子排列和独特的晶体学特性而著称。其双折射、压电性、热稳定性和化学惰性强调了其晶体性质所促进的多样化应用。随着研究工作不断揭开石英玻璃的复杂性,它在推进光学、电子和材料科学方面的作用必将扩大,重申其作为现代技术基石的地位。钧杰陶瓷有着多年加工石英玻璃的经验,可以定制加工各种复杂的结构件,联系方式:13392387178.

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