Taljeni silicijev dioksid izvrsna je sirovina za upotrebu u livenju po ulošku, vatrostalnim postrojenjima, ljevaonicama, tehničkoj keramici i drugim primjenama koje zahtijevaju konzistentan proizvod visoke čistoće s vrlo malim toplinskim širenjem.
Kemijski sastav | Prvi razred | Tipično | Drugi razred | Tipično |
SiO2 | 99,9% min | 99.92 | 99,8% min | 99.84 |
Fe2O3 | 50 ppm maks | 19 | 80 ppm maks | 50 |
Al2O3 | 100 ppm maks | 90 | 150 ppm maks | 120 |
K2O | 30 ppm max | 23 | 30 ppm max | 25 |
Fused Silica izrađen je od silicija visoke čistoće, koristeći jedinstvenu fuzijsku tehnologiju kako bi se osigurala najviša kvaliteta.Naš stopljeni silicij je preko 99% amorfan i ima izuzetno nizak koeficijent toplinskog širenja i visoku otpornost na toplinski udar.Taljeni silicij je inertan, ima izvrsnu kemijsku stabilnost i ima izuzetno nisku električnu vodljivost.
Taljeni kvarc ima izvrsna toplinska i kemijska svojstva kao materijal za lončić za rast monokristala iz taline, a njegova visoka čistoća i niska cijena čine ga posebno privlačnim za rast kristala visoke čistoće. Međutim, u rastu određenih vrsta kristala, potreban je sloj pirolitičke ugljične prevlake između taline i kvarcnog lončića.
Taljeni silicijev dioksid ima nekoliko izvanrednih svojstava koja se tiču mehaničkih, toplinskih, kemijskih i optičkih svojstava:
• Tvrd je i robustan te ga nije teško strojno i polirati.(Također se može primijeniti laserska mikromašinska obrada.)
• Visoka temperatura staklenog prijelaza otežava topljenje od drugih optičkih stakala, ali također implicira da su moguće relativno visoke radne temperature.Međutim, taljeni silicijev dioksid može pokazati devitrifikaciju (lokalna kristalizacija u obliku kristobalita) iznad 1100 °C, posebno pod utjecajem određenih nečistoća u tragovima, a to bi pokvarilo optička svojstva.
• Koeficijent toplinskog rastezanja je vrlo nizak – oko 0,5 · 10−6 K−1.To je nekoliko puta niže nego kod tipičnih naočala.Čak i daleko slabije toplinsko širenje oko 10−8 K−1 moguće je s modificiranim oblikom fuzioniranog silicijevog dioksida s nešto titanijevog dioksida, koji je uveo Corning [4] i nazvan staklom ultra niske ekspanzije.
• Visoka otpornost na toplinske udare rezultat je slabog toplinskog širenja;postoji samo umjereno mehaničko naprezanje čak i kada se zbog brzog hlađenja pojave visoki temperaturni gradijenti.
• Silicij može biti kemijski vrlo čist, ovisno o metodi proizvodnje (vidi dolje).
• Silicij je kemijski prilično inertan, s izuzetkom fluorovodične kiseline i jako alkalnih otopina.Na povišenim temperaturama također je donekle topiv u vodi (znatno više od kristalnog kvarca).
• Područje prozirnosti prilično je široko (oko 0,18 μm do 3 μm), što omogućuje upotrebu fuzijskog silicija ne samo u cijelom vidljivom spektralnom području, već iu ultraljubičastom i infracrvenom.Međutim, granice uvelike ovise o kvaliteti materijala.Na primjer, jake infracrvene apsorpcijske trake mogu biti uzrokovane sadržajem OH, a UV apsorpciju metalnih nečistoća (vidi dolje).
• Kao amorfni materijal, taljeni silicij je optički izotropan – za razliku od kristalnog kvarca.To implicira da nema dvostrukog loma, a njegov indeks loma (vidi sliku 1) može se karakterizirati jednom Sellmeierovom formulom.