ควอตซ์: จุดเด่นของกระจกสังเคราะห์ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และเซรามิกส์!!

ควอตซ์ หรือ ซิลิกาไดออกไซด์ (SiO2) ที่มีโครงสร้างผลึก เป็นวัสดุที่พบได้ทั่วไปในธรรมชาติ มีอยู่ในหิน แกรนิต ทราย และแม้แต่เปลือกหอย ซึ่งมีความแข็งแรงสูงทนทานต่อความร้อนและความชื้นได้เป็นอย่างดี คุณสมบัติเหล่านี้ ทำให้ควอตซ์กลายมาเป็นวัสดุที่มีความสำคัญมากในอุตสาหกรรมต่างๆ

ควอตซ์ที่เราใช้ในอุตสาหกรรมนั้นมักผ่านการสังเคราะห์ขึ้นมาโดยใช้เทคนิคหลอมละลายซิลิกาบริสุทธิ์หรือเทคนิคเจริญเติบโตผลึกจากแก๊ส

คุณสมบัติเด่นของควอตซ์:

• ความแข็งสูง: ควอตซ์มีค่าความแข็งอยู่ที่ 7 ในมาตราส่วนโมห์ส ซึ่งแข็งกว่าเหล็กและทองแดง
• ทนต่อความร้อนสูง: ควอตซ์สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงได้ถึง 1,500 °C โดยไม่หลอมละลาย
• ทนทานต่อการกัดกร่อน: ควอตซ์ไม่ถูกทำลายโดยสารเคมีส่วนใหญ่ จึงเหมาะสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
• สมบัติทางไฟฟ้าดีเยี่ยม: ควอตซ์เป็นฉนวนความร้อนและไฟฟ้าที่ดี มีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกต่ำ ซึ่งทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในวงจรอิเล็กทรอนิกส์
• คุณสมบัติไพโรอิเล็กทริก: ควอตซ์จะขยายตัวเมื่อถูกความร้อน

การใช้งานของควอตซ์:

ควอตซ์มีการนำไปใช้ประโยชน์อย่างกว้างขวางในหลากหลายอุตสาหกรรม อาทิ:

• อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์: ควอตซ์ถูกนำมาใช้ทำเป็นตัวสร้างความถี่ (quartz oscillator) ซึ่งมีความแม่นยำสูง และใช้กันแพร่หลายในนาฬิกา โทรศัพท์มือถือ คอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ
• อุตสาหกรรมเซรามิกส์: ควอตซ์ถูกนำมาใช้เป็นส่วนผสมหลักในการผลิตเซรามิกส์ refractory ซึ่งทนต่อความร้อนสูงและการกัดกร่อน
• อุตสาหกรรมแก้ว: ควอตซ์สามารถละลายได้ในอุณหภูมิสูง และใช้สำหรับผลิตแก้วชนิดพิเศษ เช่น แก้วหลอมขุ่น (frosted glass)

วิธีการผลิตควอตซ์:

ควอตซ์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่จะต้องผ่านกระบวนการสังเคราะห์ขึ้นมา ซึ่งมี 2 วิธีหลัก:

1. วิธีการหลอมละลายซิลิกาบริสุทธิ์ (Quartz melting): ซิลิกาบริสุทธิ์ (SiO2) จะถูกให้ความร้อนจนละลายและนำไปขึ้นรูปตามต้องการ
2. วิธีการเจริญเติบโตผลึกจากแก๊ส (Chemical Vapor Deposition, CVD): วิธีนี้ใช้แก๊ส Silane (SiH4) ที่อุณหภูมิสูงจะถูกสะสมบนพื้นผิวของ seed crystal ทำให้เกิดควอตซ์บริสุทธิ์

ข้อดีของการใช้ควอตซ์:

• ความแม่นยำสูง: ควอตซ์มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยม ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องการความแม่นยำสูง เช่น นาฬิกาquartz
• ความทนทาน: ควอตซ์ทนต่อความร้อนและความชื้นได้ดี จึงเหมาะสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

ข้อเสียของการใช้ควอตซ์:

• ราคาสูง: ควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงมักจะมีราคาแพง
• ความเปราะ: ควอตซ์เป็นวัสดุที่เปราะ และอาจแตกหักได้ง่าย

ควอตซ์ เป็นวัสดุที่สำคัญและมีประโยชน์อย่างมากในอุตสาหกรรมต่างๆ โดยเฉพาะในวงการอิเล็กทรอนิกส์ และเซรามิกส์ คุณสมบัติของมัน เช่น ความแข็ง ความทนทานต่อความร้อนและความกัดกร่อน ทำให้ควอตซ์เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับหลากหลายการใช้งาน