หลอดแก้วควอทซ์คืออะไร? ข้อดีของมันคืออะไร?

หลอดแก้วควอทซ์ เป็นวัสดุแก้วพิเศษที่ทำจากซิลิคอนไดออกไซด์ที่มีความบริสุทธิ์สูง (SiO₂) ซึ่งมักเกิดจากการหลอม ดึง หรือการกดที่อุณหภูมิสูง เป็นวัสดุอนินทรีย์ที่ไม่ใช่โลหะที่มีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่ดีเยี่ยม และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านทัศนศาสตร์ อิเล็กทรอนิกส์ เซมิคอนดักเตอร์ แสง การแพทย์ เคมี และสาขาอื่นๆ

ข้อแตกต่างหลักระหว่างหลอดแก้วควอทซ์และแก้วธรรมดาคือความบริสุทธิ์ของวัตถุดิบจะสูงกว่า โดยปกติแล้วปริมาณ SiO₂ จะเกิน 99.9% จึงมีความโปร่งใสสูงกว่า ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำกว่า ทนความร้อนได้ดีกว่า และมีเสถียรภาพทางเคมี

ข้อดีของหลอดแก้วควอตซ์:

1. ทนต่ออุณหภูมิสูง
จุดอ่อนตัวของแก้วควอทซ์อยู่ที่ประมาณ 1,730 ℃ ในการใช้งานจริง อุณหภูมิการทำงานสูงสุดอาจสูงถึง 1,450°C และสามารถทนต่ออุณหภูมิที่สูงกว่าได้ในช่วงเวลาสั้นๆ

ทำให้หลอดแก้วควอทซ์เหมาะมากสำหรับการทดลองและการใช้งานทางอุตสาหกรรมในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง เช่น แหล่งกำเนิดแสงไฟฟ้า การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ เครื่องปฏิกรณ์ที่มีอุณหภูมิสูง เป็นต้น

2. ความเสถียรทางเคมีที่ดีเยี่ยม
แก้วควอตซ์แทบจะไม่ทำปฏิกิริยากับสารที่เป็นกรดใดๆ ยกเว้นกรดไฮโดรฟลูออริก (HF) มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีต่อกรด ด่าง และเกลือส่วนใหญ่

ความต้านทานต่อกรดสูงกว่าเซรามิก 30 เท่าและสเตนเลส 150 เท่า ดังนั้นจึงทำงานได้ดีในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดและด่างเข้มข้น

3. ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำมาก
ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของแก้วควอทซ์มีค่าน้อยมาก ประมาณ 1/6 ของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของกระจกธรรมดา ซึ่งหมายความว่าไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะแตกหักเมื่อเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่รุนแรง และเหมาะสำหรับโอกาสที่ต้องการความร้อนหรือความเย็นอย่างรวดเร็ว

ตัวอย่างเช่น หากแก้วควอตซ์ถูกทำให้ร้อนถึง 1100°C และนำไปวางในน้ำเย็นอย่างรวดเร็ว แก้วก็จะไม่แตก

4. ความโปร่งใสสูงและคุณสมบัติทางแสงที่ดี
แก้วควอตซ์มีการส่งผ่านแสงที่สูงมากในช่วงแสงที่มองเห็น ซึ่งมักจะมากกว่า 93%

นอกจากนี้ยังมีการส่งผ่านที่ดีในบริเวณแสงอัลตราไวโอเลต (UV) และบริเวณแสงอินฟราเรด (IR) และเหมาะสำหรับอุปกรณ์เกี่ยวกับแสง เลเซอร์ อุปกรณ์ใยแก้วนำแสง ฯลฯ

หลอดควอทซ์โปร่งใส (เช่น ซีรีส์ MQ-R) สามารถใช้ในการผลิตส่วนประกอบด้านแสงที่มีความแม่นยำสูง เช่น เลนส์ ปริซึม หน้าต่าง ฯลฯ

5. ประสิทธิภาพของฉนวนไฟฟ้าที่ดี
แก้วควอตซ์มีความต้านทานสูงมาก ประมาณ 10,000 เท่าของกระจกธรรมดา และเป็นวัสดุฉนวนไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม

แม้ที่อุณหภูมิสูง คุณสมบัติทางไฟฟ้ายังคงมีเสถียรภาพ และเหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ บรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ เครื่องใช้ไฟฟ้าแรงสูง และสาขาอื่นๆ

6. มีความบริสุทธิ์สูงและสามารถควบคุมได้
หลอดแก้วควอตซ์สามารถเตรียมได้ในระดับความบริสุทธิ์ต่างๆ ตามความต้องการเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดการใช้งานที่แตกต่างกัน

ตัวอย่างเช่น หลอดแก้วควอทซ์ที่ใช้ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์จำเป็นต้องมีความบริสุทธิ์สูงมาก เพื่อหลีกเลี่ยงสิ่งเจือปนที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์

7. ประสิทธิภาพการประมวลผลที่ดี
แก้วควอตซ์มีการไหลที่ดีในสถานะหลอมเหลว ซึ่งสะดวกสำหรับการวาด การกด การตัด การเจาะ และการประมวลผลอื่น ๆ

ท่อที่มีข้อกำหนดต่างๆ สามารถผลิตได้ตามความต้องการของลูกค้า เช่น หลอดควอทซ์ใส หลอดควอทซ์สีขาวขุ่น หลอดงอ หลอดทรงกลม หลอดรูปทรงพิเศษ เป็นต้น

สาขาการใช้งานของหลอดแก้วควอทซ์
เนื่องจากประสิทธิภาพที่ครอบคลุมเป็นเลิศ หลอดแก้วควอตซ์จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่อไปนี้:

สนามแสง:
ใช้ในการผลิตเลนส์ ปริซึม หน้าต่างแสง เลเซอร์ อุปกรณ์ใยแก้วนำแสง ฯลฯ
หลอดควอทซ์โปร่งใส (ซีรีส์ MQ-R) เหมาะสำหรับอุปกรณ์แหล่งกำเนิดแสง เช่น หลอดอินฟราเรดและหลอดอัลตราไวโอเลต

อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และเซมิคอนดักเตอร์:
ใช้ในการผลิตวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ บรรจุภัณฑ์แบบชิป หลอดสุญญากาศ ฯลฯ
หลอดแก้วควอทซ์ความบริสุทธิ์สูงเป็นหนึ่งในวัสดุที่ขาดไม่ได้ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์

อุตสาหกรรมแสงสว่าง:
ใช้ในการผลิตอุปกรณ์ให้แสงสว่าง เช่น หลอดปรอทแรงดันสูง หลอดโซเดียม และหลอดเมทัลฮาไลด์
หลอดควอทซ์ดีไฮดรอกซีเลต (ปริมาณ OH น้อยกว่า 5 ppm) เหมาะอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์ให้แสงสว่างที่มีความต้องการความบริสุทธิ์ของวัสดุที่สูงมาก

เคมีและห้องปฏิบัติการ:
ใช้ในการผลิตอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการ เช่น เครื่องปฏิกรณ์ ขวดแก้ว หลอดทดลอง ตัวกรอง เป็นต้น
ใช้ได้กับสภาวะการทดลองที่รุนแรง เช่น กรดแก่ ด่างแก่ และอุณหภูมิสูง

การแพทย์และเทคโนโลยีชีวภาพ:
ใช้ในการผลิตคอลัมน์การทำให้บริสุทธิ์โปรตีน คอลัมน์การสกัดกรดนิวคลีอิก อุปกรณ์ฆ่าเชื้อที่อุณหภูมิสูง ฯลฯ
ใช้ได้กับการทดลองที่มีความแม่นยำสูง เช่น ชีวเภสัชภัณฑ์ และการจัดลำดับยีน

การคุ้มครองพลังงานและสิ่งแวดล้อม:
ใช้ในการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ เครื่องทำความร้อนไฟฟ้า เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ฯลฯ
ใช้ได้กับสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่มีอุณหภูมิสูง แรงดันสูง และกัดกร่อนสูง

หลอดแก้วควอตซ์เป็นวัสดุแก้วพิเศษที่มีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่ดีเยี่ยม มีความบริสุทธิ์สูง ความโปร่งใสสูง ทนต่ออุณหภูมิสูง ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ และคุณลักษณะอื่นๆ ทำให้เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในสาขาเทคโนโลยีขั้นสูงหลายแห่ง ไม่ว่าจะใช้ในทัศนศาสตร์ อิเล็กทรอนิกส์ เซมิคอนดักเตอร์ ไฟส่องสว่าง เคมี การแพทย์ และสาขาอื่นๆ หลอดแก้วควอทซ์แสดงให้เห็นมูลค่าการใช้งานที่ดีเยี่ยมและโอกาสทางการตลาดในวงกว้าง