क्या फ्यूज्ड सिलिका है

फ्यूज्ड सिलिका, फ्यूज्ड क्वार्ट्ज के रूप में भी जाना जाता है, एक सिंथेटिक है, सिलिकॉन डाइऑक्साइड का अनाकार रूप (SiO2). यह उच्च शुद्धता वाले सिलिका रेत या क्वार्ट्ज क्रिस्टल को अत्यधिक उच्च तापमान पर पिघलाकर निर्मित होता है. यह सामग्री इसके असाधारण ऑप्टिकल और थर्मल गुणों के लिए जानी जाती है, इसे विभिन्न उच्च-प्रदर्शन अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाना.

सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO2) एक रासायनिक यौगिक एक सिलिकॉन परमाणु और दो ऑक्सीजन परमाणुओं से बना है. यह आमतौर पर प्रकृति में क्वार्ट्ज और विभिन्न जीवित जीवों में पाया जाता है. सिलिकॉन डाइऑक्साइड में न्यूनतम अशुद्धियों के साथ एक उच्च शुद्धता स्तर होता है, यह विभिन्न उद्योगों में एक आवश्यक सामग्री बना रहा है.

 

सिलिकॉन डाइऑक्साइड की रासायनिक संरचना

सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO2):

• FORMULA: SiO2
• आणविक वजन: 60.08 जी/मोल
• संघटन: 1 भाग सिलिकॉन (और), 2 भागों ऑक्सीजन (हे)
• उपस्थिति: पारभासी ठोस के लिए पारदर्शी
• पवित्रता: न्यूनतम अशुद्धियों के साथ उच्च शुद्धता

 

प्रमुख विशेषताएँ

• उच्च पिघलने बिंदु: ~ 1710 ° C (3110° F)
• कठोरता: की कठोरता 7
• रासायनिक स्थिरता: अधिकांश परिस्थितियों में रासायनिक रूप से निष्क्रिय
• विद्युत गुण: अपने शुद्ध रूप में इन्सुलेटर, लेकिन अर्धचालक होने के लिए संशोधित किया जा सकता है

 

अनुप्रयोग

• कांच का निर्माण: कांच के उत्पादन में प्राथमिक घटक.
• सेमीकंडक्टर उद्योग: इसके इन्सुलेट गुणों के कारण इलेक्ट्रॉनिक घटकों के निर्माण में उपयोग किया जाता है.
• निर्माण: कंक्रीट और सीमेंट में एक कच्चे माल के रूप में उपयोग किया जाता है.
• भोजन और दवा: भोजन और फार्मास्यूटिकल्स में एक एंटी-केकिंग एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है.

 

शुद्धता विचार

उच्च शुद्धता सिलिकॉन डाइऑक्साइड इलेक्ट्रॉनिक्स और ऑप्टिक्स में अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है, जहां अशुद्धियां प्रदर्शन को काफी प्रभावित कर सकती हैं. SiO2 को परिष्कृत करने की प्रक्रिया में धातुओं जैसे दूषित पदार्थों को हटाना शामिल है, कार्बनिक यौगिक, और अन्य गैर-सिलिकॉन तत्व.

 

गुण:

आपके द्वारा वर्णित गुणों के आधार पर, ऐसा लगता है कि आप विशेषताओं के एक अनूठे संयोजन के साथ एक सामग्री का उल्लेख कर रहे हैं. यहां एक ऐसी सामग्री का उदाहरण दिया गया है जो इन गुणों को फिट करता है:

फ्यूज्ड सिलिका (सिलिकॉन डाइऑक्साइड, SiO2)

गुण:

• पारदर्शिता:
  • उत्कृष्ट ऑप्टिकल पारदर्शिता प्रदर्शित करता है, विशेष रूप से पराबैंगनी में (यूवी) श्रेणी: फ्यूज्ड सिलिका को यूवी स्पेक्ट्रम में असाधारण पारदर्शिता के लिए जाना जाता है, इसे यूवी ऑप्टिक्स और फोटोलिथोग्राफी जैसे अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाना.
• तापीय स्थिरता:
  • महत्वपूर्ण विरूपण या क्रिस्टलीकरण के बिना 1000 डिग्री सेल्सियस या उससे अधिक तक उच्च तापमान का सामना करता है: फ्यूज्ड सिलिका में बहुत उच्च पिघलने बिंदु होता है (~ 1650 डिग्री सेल्सियस) और ऊंचे तापमान पर इसकी संरचना और स्थिरता बनाए रखता है, जो उच्च तापमान वाले अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है.
• कम थर्मल विस्तार:
  • थर्मल विस्तार का एक कम गुणांक है, यह एक विस्तृत तापमान सीमा पर आयामी स्थिरता की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है: फ्यूज्ड सिलिका की एक स्टैंडआउट विशेषताओं में से एक इसका बेहद कम थर्मल विस्तार गुणांक है, जो विभिन्न तापमानों में आयामी स्थिरता सुनिश्चित करता है.
• बिजली के इन्सुलेटर:
  • उच्च विद्युत इन्सुलेशन गुणों का प्रदर्शन करता है, इसे विद्युत और अर्धचालक उद्योगों में उपयोगी बना रहा है: फ्यूज्ड सिलिका एक उत्कृष्ट विद्युत इन्सुलेटर है, सब्सट्रेट और इन्सुलेशन के लिए अर्धचालक उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है.
• रासायनिक जड़ता:
  • अधिकांश एसिड के लिए प्रतिरोधी, अड्डों, और अन्य संक्षारक पदार्थ: फ्यूज्ड सिलिका रासायनिक रूप से अक्रिय है, हाइड्रोफ्लोरिक एसिड को छोड़कर अधिकांश रसायनों से हमले का विरोध करना, यह कठोर रासायनिक वातावरण में उपयोग के लिए उपयुक्त है.
• यांत्रिक शक्ति:
  • उच्च यांत्रिक शक्ति का प्रदर्शन करता है, इसे यांत्रिक तनाव और दबाव का सामना करने की अनुमति: जबकि फ्यूज्ड सिलिका सबसे कठिन सामग्री नहीं है, यह काफी यांत्रिक शक्ति और कठोरता प्रदान करता है, इसे विभिन्न परिस्थितियों में टिकाऊ बनाना.

अनुप्रयोग:

• प्रकाशिकी और फोटोनिक्स: यूवी रेंज में इसकी उच्च पारदर्शिता के कारण, फ्यूज्ड सिलिका का उपयोग लेंस में किया जाता है, दर्पण, और ऑप्टिकल उपकरणों के लिए खिड़कियां.
• अर्धचालक: इसके विद्युत इन्सुलेटिंग गुण इसे अर्धचालक विनिर्माण में उपयोग के लिए उपयुक्त बनाते हैं और माइक्रोइलेक्ट्रोनिक उपकरणों के लिए सब्सट्रेट के रूप में.
• एयरोस्पेस और रक्षा: फ्यूज्ड सिलिका के थर्मल स्थिरता और कम थर्मल विस्तार उच्च तापमान वाले वातावरण में सटीक घटकों के लिए इसे आदर्श बनाते हैं.
• रासायनिक प्रसंस्करण: इसकी रासायनिक जड़ता इसे आक्रामक रसायनों के संपर्क में आने के साथ वातावरण में उपयोग करने की अनुमति देती है.

 

अनुप्रयोग:

1. प्रकाशिकी:

• प्रयोग:
  • लेंस: फ्यूज्ड सिलिका लेंस यूवी में कार्यरत हैं, दृश्यमान, और एक विस्तृत वर्णक्रमीय सीमा में उनकी असाधारण स्पष्टता और न्यूनतम प्रकाश अवशोषण के कारण आईआर अनुप्रयोग.
  • खिंचाव: विकृति के बिना प्रकाश के पारित होने की अनुमति देने के लिए ऑप्टिकल उपकरणों में पारदर्शी फ्यूज्ड सिलिका खिड़कियों का उपयोग किया जाता है.
  • दर्पण: उच्च परिशुद्धता ऑप्टिकल सिस्टम में दर्पण के लिए सब्सट्रेट के रूप में उपयोग किया जाता है, दूरबीन और लेजर सिस्टम सहित.

2. सेमीकंडक्टर उद्योग:

• प्रयोग:
  • अर्धचालक घटक: फ्यूज्ड सिलिका का उपयोग एक सब्सट्रेट सामग्री के रूप में किया जाता है और इसके उत्कृष्ट विद्युत इन्सुलेशन गुणों के कारण अर्धचालक उपकरणों के उत्पादन में.
  • तापीय स्थिरता: सेमीकंडक्टर विनिर्माण प्रक्रियाओं में विकृति के बिना उच्च तापमान का सामना करने की इसकी क्षमता महत्वपूर्ण है, जैसे रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) और प्लाज्मा नक़्क़ाशी.

3. लेजर प्रौद्योगिकी:

• प्रयोग:
  • लेजर लाभ मीडिया: फ्यूज्ड सिलिका का उपयोग सॉलिड-स्टेट लेज़रों में लेजर-सक्रिय आयनों के लिए एक मेजबान सामग्री के रूप में किया जाता है.
  • ऑप्टिकल फाइबर: उच्च शुद्धता वाले फ्यूज्ड सिलिका ऑप्टिकल फाइबर के लिए प्राथमिक सामग्री है, जो लेजर संचार और संचरण के लिए आवश्यक हैं.
  • लेजर विंडोज: इसकी उच्च ऑप्टिकल पारदर्शिता और थर्मल प्रतिरोध के कारण उच्च शक्ति वाले लेजर सिस्टम में उपयोग किया जाता है.

4. रसायन उद्योग:

• प्रयोग:
  • क्रूसिबल: फ्यूज्ड सिलिका क्रूसिबल का उपयोग उनकी रासायनिक जड़ता के कारण अत्यधिक प्रतिक्रियाशील या शुद्ध पदार्थों को पिघलने और रखने के लिए किया जाता है.
  • प्रतिक्रिया वाहिका: रासायनिक रिएक्टरों में नियोजित जहां जंग और उच्च तापमान के प्रतिरोध की आवश्यकता होती है.

5. सूक्ष्मता अभियांत्रिकी:

• प्रयोग:
  • परिशुद्धता उपकरण: फ्यूज्ड सिलिका का उपयोग उच्च आयामी स्थिरता और थर्मल शॉक के प्रतिरोध की आवश्यकता वाले उपकरणों में किया जाता है, जैसे इंटरफेरोमीटर और उच्च-सटीक माप उपकरण.
  • उपकरण घटक: फ्यूज्ड सिलिका से बने घटकों का उपयोग उन अनुप्रयोगों में किया जाता है जहां सटीक माप और स्थिरता महत्वपूर्ण हैं.

6. सौर उद्योग:

• प्रयोग:
  • सौर कोशिकाएं: फ्यूज्ड सिलिका का उपयोग सौर विकिरण के लिए पारदर्शिता और पर्यावरणीय तनावों को सहन करने की क्षमता के कारण सौर कोशिकाओं के एनकैप्सुलेशन और सुरक्षा में किया जाता है.
  • सौर पेनल्स: इसका उपयोग सौर पैनलों के उत्पादन में किया जाता है, कोशिकाओं को थर्मल और रासायनिक गिरावट से बचाने से उनकी दक्षता और दीर्घायु में योगदान देना.

 

फ्यूज्ड सिलिका की विनिर्माण प्रक्रिया:

1. कच्चे माल की तैयारी:

• चयन:
  • उच्च शुद्धता वाले सिलिका रेत या प्राकृतिक क्वार्ट्ज क्रिस्टल को प्राथमिक कच्चे माल के रूप में चुना जाता है.
  • इन सामग्रियों को अंतिम उत्पाद के वांछित गुणों को सुनिश्चित करने के लिए उनकी उच्च सिलिका सामग्री और न्यूनतम अशुद्धियों के लिए चुना जाता है.

2. गलन:

• गरम करना:
  • कच्चा माल 1700 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान के अधीन है, आमतौर पर निम्नलिखित तरीकों में से एक का उपयोग करना:
    • विद्युत चाप ताप: एक इलेक्ट्रिक आर्क भट्टी सिलिका को पिघलाने के लिए आवश्यक उच्च तापमान उत्पन्न करती है.
    • प्रतिरोध हीटिंग: एक प्रतिरोध भट्टी में, सिलिका पिघलने के लिए गर्मी उत्पन्न करने के लिए विद्युत प्रतिरोध का उपयोग किया जाता है.
  • शुद्धिकरण:
    • पिघलने की प्रक्रिया के दौरान, किसी भी शेष अशुद्धियों को आमतौर पर हटा दिया जाता है, पिघला हुआ सिलिका की उच्च शुद्धता सुनिश्चित करना.

3. बनाने:

• TECHNIQUES:
  • पिघला हुआ सिलिका विभिन्न तकनीकों के माध्यम से वांछित रूपों में आकार लेता है, शामिल:
    • ढलाई: विशिष्ट आकार और आकार बनाने के लिए मोल्ड में पिघला हुआ सिलिका डालना.
    • दबा देना: सटीक आयाम और आकृतियों को प्राप्त करने के लिए मोल्ड्स में पिघले हुए सिलिका पर दबाव लागू करना.
    • ढलाई: पिघले हुए सिलिका से जटिल आकृतियों और संरचनाओं को बनाने के लिए मोल्ड का उपयोग करना.

4. एनीलिंग:

• शीतलक:
  • आकार का सिलिका धीरे -धीरे एक नियंत्रित तरीके से ठंडा हो जाता है ताकि आंतरिक तनावों को दूर किया जा सके जो गठन प्रक्रिया के दौरान विकसित हो सकता है.
  • ओवनिंग ओवन्स:
    • गठित सिलिका टुकड़ों को ओवन में रखा जाता है, जहां तापमान धीरे -धीरे एक विस्तारित अवधि में कम हो जाता है.
  • गुणों में सुधार:
    • यह धीमी कूलिंग प्रक्रिया फ्यूज्ड सिलिका के यांत्रिक गुणों को बढ़ाती है, इसकी ताकत और स्थायित्व में सुधार करना.

 

सारांश:

फ्यूज्ड सिलिका की विनिर्माण प्रक्रिया में उच्च शुद्धता वाले कच्चे माल का सावधानीपूर्वक चयन शामिल है, सटीक पिघलने और तकनीक बनाने वाली तकनीकें, और असाधारण ऑप्टिकल के साथ एक सामग्री का उत्पादन करने के लिए नियंत्रित एनीलिंग, थर्मल, विद्युतीय, और यांत्रिक गुण. यह प्रक्रिया प्रकाशिकी में अपने विभिन्न उन्नत अनुप्रयोगों के लिए फ्यूज्ड सिलिका की उच्च गुणवत्ता और विश्वसनीयता सुनिश्चित करती है, अर्धचालक विनिर्माण, लेजर प्रौद्योगिकी, रासायनिक उद्योग, सूक्ष्मता अभियांत्रिकी, और सौर उद्योग.

 

फ्यूज्ड सिलिका के वेरिएंट:

1. फ्यूज्ड सिलिका ग्लास:

• विवरण:
  • शुद्ध सिलिका पिघलने और ठोस करने से पारदर्शी सिलिका ग्लास का उत्पादन किया जाता है (SiO2).
• गुण:
  • यूवी में उच्च ऑप्टिकल स्पष्टता और पारदर्शिता, दृश्यमान, और आईआर तरंग दैर्ध्य.
  • उत्कृष्ट थर्मल स्थिरता और कम थर्मल विस्तार.
  • उच्च रासायनिक जड़ता और विद्युत इन्सुलेशन गुण.
• अनुप्रयोग:
  • उच्च परिशुद्धता प्रकाशिकी में उपयोग किया जाता है, यूवी और आईआर विंडोज, लेंस, दर्पण, और अर्धचालक विनिर्माण.

2. क्वार्ट्ज ग्लास:

• विवरण:
  • एक उच्च क्वार्ट्ज सामग्री के साथ सिलिका ग्लास को संदर्भित करता है, आमतौर पर अधिक से अधिक 99.9% SiO2.
• गुण:
  • फ्यूज्ड सिलिका के समान लेकिन अक्सर उच्च शुद्धता के स्तर के साथ, थोड़ा अलग ऑप्टिकल और थर्मल गुणों के लिए अग्रणी.
  • थर्मल शॉक और उच्च तापमान के लिए असाधारण प्रतिरोध.
  • उच्च रासायनिक शुद्धता, यह प्रयोगशाला और औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है.
• अनुप्रयोग:
  • उच्च शुद्धता रासायनिक प्रसंस्करण में नियोजित, उच्च तापमान प्रयोगशाला उपकरण, और विशेष ऑप्टिकल घटक.

3. डोपेड फ्यूज्ड सिलिका:

• विवरण:
  • फ्यूज्ड सिलिका जिसे इसके ऑप्टिकल को बदलने के लिए विशिष्ट डोपेंट के साथ संशोधित किया गया है, थर्मल, या विशेष अनुप्रयोगों के लिए यांत्रिक गुण.
• गुण:
  • ऑप्टिकल डोपिंग: अपवर्तक सूचकांक को बदलने या यूवी ट्रांसमिशन को बढ़ाने के लिए फ्लोरीन या बोरॉन जैसे डोपेंट को जोड़ा जा सकता है.
  • थर्मल डोपिंग: टाइटेनियम या एल्यूमीनियम जैसे एडिटिव्स थर्मल स्थिरता में सुधार कर सकते हैं और थर्मल विस्तार को कम कर सकते हैं.
  • यांत्रिक डोपिंग: सेरियम जैसे तत्वों का समावेश विकिरण प्रतिरोध या यांत्रिक शक्ति को बढ़ा सकता है.
• अनुप्रयोग:
  • अनुकूलित ऑप्टिकल फाइबर में उपयोग किया जाता है, लेजर घटक, विकिरण-प्रतिरोधी सामग्री, और सटीक इंजीनियरिंग अनुप्रयोग जहां सिलवाया गुणों की आवश्यकता होती है.

 

पर्यावरणीय प्रभाव और फ्यूज्ड सिलिका के भविष्य के रुझान:

पर्यावरणीय प्रभाव:

• पर्यावरणीय रूप से सौम्य:
  • फ्यूज्ड सिलिका को पर्यावरणीय रूप से सौम्य माना जाता है, क्योंकि यह इसके उत्पादन के दौरान हानिकारक रसायनों या प्रदूषकों को जारी नहीं करता है, उपयोग, या निपटान. इसकी निष्क्रिय प्रकृति का मतलब है कि यह पर्यावरणीय घटकों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, इसे विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए सुरक्षित बनाना.
• सीमित रीसाइक्लिंग पहल:
  • फ्यूज्ड सिलिका का रीसाइक्लिंग इसके कई अनुप्रयोगों के लिए कड़े शुद्धता आवश्यकताओं के कारण सीमित है. इस्तेमाल किए गए फ्यूज्ड सिलिका के शुद्धिकरण और पुनर्संरचना से जुड़ी उच्च लागत अक्सर लाभों से आगे निकल जाती है, न्यूनतम रीसाइक्लिंग प्रयासों के लिए अग्रणी.

भविष्य की रुझान:

• बढ़ाया गुण:
  • अनुसंधान और विकास: चल रहे आर&डी प्रयासों का उद्देश्य ऑप्टिकल पारदर्शिता को और बढ़ाना है, यांत्रिक शक्ति, और फ्यूज्ड सिलिका की थर्मल स्थिरता. सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग तकनीकों में नवाचारों से उच्च-प्रदर्शन अनुप्रयोगों के लिए बेहतर फ्यूज्ड सिलिका वेरिएंट का उत्पादन करने की उम्मीद है.
• उभरते अनुप्रयोग:
  • मात्रा में प्रौद्योगिकी: क्वांटम कंप्यूटिंग और संचार प्रणालियों में उपयोग के लिए फ्यूज्ड सिलिका का पता लगाया जा रहा है, जहां इसकी उच्च शुद्धता और असाधारण ऑप्टिकल गुण क्वांटम जानकारी के हेरफेर और प्रसारण की सुविधा प्रदान कर सकते हैं.
  • फोटोवोल्टा: सौर प्रौद्योगिकी में निरंतर प्रगति फोटोवोल्टिक कोशिकाओं और पैनलों में फ्यूज्ड सिलिका के उपयोग को चला रही है, सौर ऊर्जा प्रणालियों की दक्षता और स्थायित्व में सुधार करने के लिए अपनी पारदर्शिता और थर्मल स्थिरता का लाभ उठाना.