中國粉體網訊 石英玻璃被譽為玻璃材料中的“皇冠”,是一種以SiO2為單組分的玻璃,具有超強的機械力學性能、熱性能、光學性能和電學性能。在半導體、光學器件、光通訊、太陽能等行業中發揮著不可替代的作用。
完整的石英玻璃產業鏈包含從高純石英砂原料到下游應用領域的全過程:高純石英砂一石英玻璃材料一石英玻璃制品一下游應用領域。
中游石英玻璃材料一般會以錠、筒、棒、管等形態保存,目前產業內主要競爭者包括國外的邁圖、賀利氏、東曹、昆希、以及國內的菲利華、石英股份等。
全球主要石英玻璃材料企業對比
石英玻璃分類
石英玻璃的分類方法較多,根據制備方法的不同可以將其分為天然石英玻璃和合成石英玻璃。根據外觀可以將其分為透明石英玻璃和不透明石英玻璃。按照光譜特征可以將其分為紫外石英玻璃、紅外石英玻璃、可見光譜石英玻璃及寬光譜石英玻璃等。
國際學術和工業領域通用的石英玻璃分類方法為按照其制備工藝進行分類。根據制備工藝和性質的不同,通常可以將透明石英玻璃分為以下四類:
隨著石英玻璃制備技術的發展,出現了許多新的制備工藝,如采用溶膠-凝膠法制備實現特定功能的摻雜石英玻璃等。
石英玻璃品質要求
影響石英玻璃質量的因素主要是其氣泡數量、金屬雜質含量和羥基含量,這些缺陷與原料和制備方法密切相關,是衡量石英玻璃質量的主要標準。
不同類別石英玻璃純度要求
石英玻璃應用領域
石英玻璃是國民經濟、重大工程和國防建設不可替代基礎性原材料。廣泛應用于電光源、光通信、光伏、半導體和光學等高新技術領域。
1電光源用石英玻璃
透明石英玻璃由于具有從紫外區到紅外區優良的光透過性和耐熱性,所以廣泛使用于水銀燈、超高壓水銀燈、氙燈、紫外線燈、碘鎢燈、鹵素燈、氣體激光用燈、金屬鹵化物燈等電光源。
隨著電光源技術的進步及生產規模的不斷擴大,將對電光源用石英玻璃的市場產生較大影響,未來電光源用石英玻璃的需求將基本保持平穩。
2太陽能用石英玻璃
由于石英玻璃具有潔凈、同質、耐高溫等性能,目前石英坩堝廣泛用于太陽能領域提煉多晶/單晶的生產工藝中。石英坩堝是太陽能單晶生產過程中的消耗品。另外,在太陽能電池片的生產過程中,各類石英玻璃材料及制品也是其主要的工藝耗材,如擴散爐管、法蘭等。
隨著國家政策的支持、行業技術的進步,太陽能發電成本將進一步降低,我國光伏產業存在巨大的市場空間及發展潛力。隨著光伏行業的迅速發展,單晶用電弧石英玻璃坩堝需求量隨之走高。
3半導體用石英玻璃
半導體制程要求高純、無污染、耐高溫的石英玻璃制品,如石英法蘭、石英舟架、石英擴散管、石英鐘罩等;合成石英玻璃具有優良的光學性能,還可以根據規格大小制成不同大小的平板,經金屬涂敷、腐蝕刻錄后制成光掩膜基板,用于印刷液晶面板中的電子線路板。
圖源:賀利氏
石英玻璃的使用貫穿了半導體領域相關產品制造的關鍵過程:
半導體領域是石英玻璃下游市場中占比最大的應用領域,據中國粉體網了解,半導體石英玻璃制品占石英玻璃制品市場的65%。
4光纖用石英玻璃
石英玻璃是光纖制造過程中不可或缺的材料。光纖預制棒中 95%以上的組分為高純度的石英玻璃,而在光纖制棒和拉絲等光纖生產過程本身又需要消耗大量的石英玻璃材料。這包括MCVD、PCVD工藝中的頭管、尾管,OVD、VAD工藝中使用的把持棒、石英玻璃燒結管,預制棒拉絲過程使用的把手棒、把手管、石英罩杯等。
5航空航天領域用石英纖維及制品
石英棒可熔融制成石英纖維絲和石英棉,石英纖維絲經過后期紡織工藝可織成各種規格的石英紗、石英布、石英套管、石英繩、石英帶等。石英纖維由于具有強度高、介電常數和介電損耗小、耐高溫、膨脹系數小、耐腐蝕、可設計性能好等一系列特點,是航空航天領域不可或缺的戰略材料。
石英纖維在高頻和700℃以下工作區域內,保持最低而穩定的介電常數和介電損耗。這些優異的性能使之成為多種航空、航天飛行器關鍵部位的結構增強、透波、隔熱材料。
6其他行業用石英玻璃
石英玻璃還可廣泛用于作為光學材料、各種耐酸容器、電絕緣材料、冶金工業、各種理化儀器。此外,生物工程、原子能技術、激光技術等高技術領域均需要用石英玻璃。
參考來源:
粉體大數據研究:中國半導體用石英材料市場研究分析報告(2024~2027)
馬千里.高純石英玻璃制備過程的研究和工藝優化
王玉芬.高純石英材料制備技術與應用
花寧.光纖通信用石英玻璃需求及制備
中國粉體網
(中國粉體網編輯整理/九思)
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