El vidre de quars té excel·lents propietats mecàniques, tèrmiques, òptiques i químiques, i s'utilitza àmpliament en semiconductors, aeroespacial, òptica, comunicació òptica, fotovoltaica i il·luminació. El vidre de quars és un vidre tècnic industrial compost per un sol component de sílice. Com que la sílice és un cristall atòmic i Si-O és un enllaç covalent, el vidre de quars té una forta resistència a la temperatura i propietats químiques estables; L'energia d'enllaç químic entre Si-O és gran i l'estructura és compacta, el que fa que el vidre de quars tingui bones propietats mecàniques i una forta resistència a la pressió; A més, el vidre de quars té una petita densitat. Mentrestant, la microestructura del vidre de quars és una xarxa senzilla composta per unitats estructurals tetraèdriques de diòxid de silici, amb un ordre de curt abast i un desordre de llarg abast, cosa que fa que les seves propietats òptiques siguin excel·lents i la seva força dielèctrica sigui alta.
AplicacióⅠ: Indústria de semiconductors
El vidre de quars és un material indispensable per a la indústria dels semiconductors
En el procés de producció de semiconductors, els productes de vidre de quars s'utilitzen principalment en la fabricació de silici monocristal·lí i la fabricació d'hòsties. Tot tipus de components i instruments de quars són els materials necessaris en neteja, oxidació, fotolitografia, gravat, difusió i altres enllaços. Els materials de vidre de quars es transformen en productes de vidre de quars com ara tubs de forn, marcs de vaixells, ranures, anells, brides, campana i es venen als fabricants d'equips de semiconductors. A més, els fabricants d'hòsties també compraran directament els productes de vidre de quars corresponents als fabricants de dispositius. El contingut d'impureses i la mida geomètrica dels productes de vidre de quars afecten directament el rendiment i l'eficiència de producció dels dispositius de circuit integrat.
Els productes de vidre de quars utilitzats en zones d'alta temperatura requereixen un baix contingut d'hidroxil i normalment es preparen per fusió elèctrica; A la zona de baixa temperatura, el vidre de quars fos amb gas és més considerat i utilitzat; En la producció de substrat de màscara, s'utilitza més el vidre de quars preparat per mètode sintètic amb baix contingut d'impureses i alta transmitància.
（2） El mercat mundial de semiconductors continua en auge, amb la taxa de creixement assolint un màxim històric el 2021
El 2021, la demanda de la indústria mundial de semiconductors és forta i l'oferta global d'hòsties és escassa. Impulsat per indústries emergents com el 5G, l'electrònica de consum, l'Internet de les coses, la intel·ligència artificial i la conducció automàtica, l'escena del mercat global dels semiconductors va continuar augmentant en popularitat. L'informe publicat per l'Associació Americana de la Indústria de Semiconductors (SIA) mostra que la mida del mercat mundial de semiconductors arribarà als 555.900 milions de dòlars nord-americans el 2021, un rècord, un augment del 26,2% en comparació amb els 440.400 milions de dòlars nord-americans el 2020. Actualment, la Xina segueix sent el mercat d'aplicacions de semiconductors més gran del món, amb un volum de vendes total de 192.500 milions de dòlars EUA el 2021, un 27,1% més que l'any anterior.
El procés de preparació de materials d'informació electrònica sol requerir l'ús i el consum d'un gran nombre de materials i productes de vidre de quars de gamma alta. Amb el desenvolupament continu de la indústria de la informació electrònica, s'espera que la demanda de productes de vidre de quars de gamma alta a la indústria dels semiconductors continuï mantenint un elevat impuls de creixement.
AplicacióⅡ: Indústria aeroespacial
La fibra de vidre de quars i els compostos basats en fibra de vidre de quars tenen una excel·lent resistència a les altes temperatures, resistència a l'ablació, alta transmissió i propietats d'aïllament elèctric, que s'utilitzen àmpliament en el camp dels equips aeroespacials i marins. Els principals països del món estan accelerant el desenvolupament de les indústries aeroespacials emergents estratègiques. En aquest context, l'escala d'aplicació de la fibra de vidre de quars i els seus productes en el camp aeroespacial continuarà expandint-se, donant lloc a un espai de desenvolupament més ampli.
AplicacióⅢ: Indústria òptica
El material de vidre de quars sintètic s'utilitza com a lent i prisma en camp òptic de gamma alta, pantalla TFT-LCD d'alta definició i material de substrat de fotomàscara per a IC. Amb el ràpid creixement de la indústria d'alta tecnologia, la indústria dels instruments òptics ha mantingut una tendència de creixement relativament bona en els darrers anys. Amb el desenvolupament accelerat de la tecnologia 5G, AIoT i el procés digital global, la penetració dels productes d'electrònica de consum continua augmentant, nous escenaris i aplicacions promouen el desenvolupament diversificat de productes informàtics i el ràpid creixement del mercat de vehicles d'energia nova impulsa el continu creixement de la demanda de panells de visualització. El 2021, el valor de producció i la producció de la nova indústria global de visualitzacions van assolir un nou màxim. Segons dades rellevants, el valor de producció global del nou panell de visualització el 2021 serà d'uns 150.000 milions de dòlars.
AplicacióⅣ: Indústria de la comunicació òptica
La vareta de mànec de vidre de quars s'utilitza com a material de suport en la deposició i sinterització de preformes de fibra òptica i dibuix de fibra òptica en el camp de la comunicació òptica. El 2022, el desenvolupament de la indústria de la comunicació mundial mostra una tendència positiva, i la cobertura de la construcció i la popularització d'aplicacions de la nova infraestructura d'informació com ara la xarxa òptica 5G i gigabit s'accelerarà de manera integral.
L'accés i el retorn de les estacions base 5G necessiten recursos de fibra òptica. La fibra òptica i el cable són la pedra angular important de la xarxa de transmissió d'informació 5G. El progrés ordenat de la construcció de la xarxa 5G ha portat al mercat incremental de la fibra òptica i continuarà promovent el desenvolupament del mercat de la fibra òptica. El ràpid desenvolupament de la indústria de la comunicació òptica impulsarà l'augment continu de la demanda de fibra òptica i cable, la qual cosa afavoreix el desenvolupament de la indústria del vidre de quars.
Mercat del vidre de quars
La indústria dels semiconductors és el camp d'aplicació principal dels materials de vidre de quars, i altres camps inclouen principalment la fotovoltaica, la comunicació de fibra òptica i la font de llum elèctrica. Des de la perspectiva de la taxa de creixement, els semiconductors i els fotovoltaics són els principals motors de creixement del mercat del vidre de quars actualment, i s'espera que la quota de mercat s'ampliï encara més en el futur.
Segons les dades de la Quartz Industrial Glass Association, els equips de quars, el substrat de quars i el vidre de quars (inclòs el gresol) representen, respectivament, aproximadament el 40%, el 30% i el 30% en el camp dels semiconductors. Segons les estadístiques de Techcet, un institut de recerca nord-americà de materials electrònics, el 90% de les matèries primeres de quars d'alta puresa del món s'utilitzen a la indústria electrònica cada any. El 2022, l'espai del mercat global dels materials de vidre de quars semiconductors arribarà a uns 3.000 milions de dòlars EUA.
