Prednosti izdelkov iz kremenčevega stekla

Kremen (SiO₂) je na prvi pogled zelo podoben steklu, vendar je bolj posebno to, da je navadno steklo sestavljeno iz številnih sestavin (kot so kremenčev pesek, boraks, borova kislina, barit, barijev karbonat, apnenec, feldspar, soda itd.). Sestava, medtem ko kremen vsebuje le SiO₂, njegova mikrostruktura pa je preprosta mreža, sestavljena iz tetraedričnih strukturnih enot silicijevega dioksida. ker je količina kovinskih nečistoč v kremenu zelo majhna, njegova lastna čistost pa izredno visoka, ima kremen sam značilnosti in prednosti, ki jih drugo steklo ne more pokazati, in je znan kot "krona" med steklenimi materiali. Na primer, kar zadeva toplotno odpornost, kremen ne poči, tudi če ga takoj po rdečem ožigu v ognju postavimo v vodo, medtem ko navadno steklo po rdečem ožigu v vodi ne poči, temveč se raztrga takoj, ko se ožge. Podrobnejše prednosti so naslednje:
1. Odpornost na visoke temperature. Temperatura točke mehčanja kremenčevega stekla je približno 1730 ℃, dolgo časa se lahko uporablja pri 1150 ℃, najvišja temperatura pa lahko v kratkem času doseže 1450 ℃.

2. Odpornost proti koroziji. Razen s fluorovodikovo kislino visokočisti kremen skoraj nima kemične reakcije z drugimi kislinami. Pri visoki temperaturi je odporen na napade žveplove kisline, dušikove kisline, klorovodikove kisline, aqua regia, nevtralnih soli, ogljika in žvepla. Njegova odpornost proti kislinam je 30-krat večja od odpornosti keramike in 150-krat večja od odpornosti nerjavnega jekla, še posebej pa njegova kemijska stabilnost pri visoki temperaturi, ki ji ni primerljiva z nobenim drugim tehničnim materialom.

3. Dobra toplotna stabilnost. Koeficient toplotnega raztezanja zelo čistega kremena je izjemno majhen in lahko prenese hude temperaturne spremembe. Kremen visoke čistosti se segreje na približno 1100 ℃ in ne poči v vodi z normalno temperaturo.

4. Dobra zmogljivost prenosa svetlobe. Kremen visoke čistosti ima dobro prepustnost svetlobe v celotnem spektralnem pasu od ultravijolične do infrardeče svetlobe, prepustnost vidne svetlobe pa je nad 93%, zlasti v ultravijoličnem spektralnem območju lahko največja prepustnost doseže več kot 80%.

5. Dobra električna izolacija. Odpornost visoko čistega kremena je 10 000-krat večja od odpornosti navadnega kremenčevega stekla. Je odličen električni izolacijski material in ima dobre električne lastnosti tudi pri visokih temperaturah.

Zaradi teh odličnih fizikalnih in kemijskih lastnosti se kremenovi materiali visoke čistosti pogosto uporabljajo v sodobni elektronski tehnologiji, polprevodnikih, komunikacijah, električnih svetlobnih virih, sončni energiji, natančnih merilnih instrumentih za nacionalno obrambo, laboratorijskih fizikalnih in kemijskih instrumentih, jedrski energiji, nanoindustriji itd. Zlasti v hitro razvijajoči se industriji polprevodnikov se velikost silicijevih rezin povečuje, zato proizvajalci čipov povečujejo povpraševanje po različnih sestavnih delih iz kremena. Vendar je treba opozoriti tudi na to, da je treba med uporabo zagotoviti visoko čistost kremenčevega materiala, da bi preprečili kontaminacijo med obdelavo.