석영 유리 제품: 과학적인 비밀 성분

석영 유리 제품은 많은 과학 실험의 비밀 재료입니다. 깨지지 않고 열과 추위를 견디며 대부분의 화학 물질에 대해 불활성을 유지하며 빛과 상호 작용하지 않으므로 완벽하게 투명해집니다. 차가워지면 모양이 변하지 않고 딱딱해지며, 따뜻해지면 유연해집니다.

석영 유리 제품은 많은 과학 실험의 비밀 재료입니다. 깨지지 않고 열과 추위를 견디며 대부분의 화학 물질에 대해 불활성을 유지하며 빛과 상호 작용하지 않으므로 완벽하게 투명해집니다. 차가워지면 모양이 변하지 않고 단단하지만 뜨거워지면 유연해집니다.

GE Global Research의 재료 과학자이자 석영 전문가인 Thomas McNulty는 “융합 석영은 결정을 의미하지만 이는 잘못된 명칭입니다.”라고 말합니다. "결정질 고체와 같은 뚜렷한 특성을 갖고 있음에도 불구하고 이 물질은 실제로는 비정질입니다."

McNulty는 생산자들이 강철의 녹는점보다 높은 화씨 3,600도를 초과하는 온도로 초순수 규사를 가열하여 용융 석영을 제조한다고 말합니다. "실리카는 밝고 하얀 해변 모래처럼 보입니다."라고 McNulty는 말합니다. "전 세계에서 이 책을 구할 수 있는 곳은 여기 미국 노스캐롤라이나를 포함해 몇 곳밖에 없습니다."

재료의 융점이 높기 때문에 작업자는 텅스텐과 흑연으로 만든 용광로를 사용합니다. 생성된 융합 석영 덩어리에는 재료에 귀중한 특성을 부여하는 순수 실리카 분자의 무정형 사슬이 포함되어 있습니다. 충실한 커플처럼 "실리콘과 산소는 서로 결합되는 것을 정말 좋아합니다"라고 McNulty는 말합니다. “매우 강하게 결합되어 있기 때문에 대부분의 다른 원소와 반응성이 낮습니다.

McNulty는 비정질 구조 덕분에 재료가 열충격에 노출된 경우에도 그 모양을 유지할 수 있다고 말했습니다. 용융 석영의 소위 "열팽창 계수"는 대부분의 금속보다 100배 더 작습니다. McNulty는 “한 쪽 끝은 차갑게, 다른 쪽 끝은 뜨겁게 유지하면 깨지지 않습니다.”라고 말합니다.

유리 작업자는 처음에 재료를 튜브 및 기타 기본 형태로 성형한 후 추가 처리를 위해 실험실로 보냅니다. 뉴욕 북부에 있는 GE Global Research 연구소에서는 튜브를 화학자를 위한 맞춤형 반응기, 클린룸 용광로용 머플 튜브, 비커 및 특정 실험을 위해 설계된 기타 실험실 장비로 만드는 두 명의 정규 직원을 고용하고 있습니다.

경이로운 소재에는 아킬레스 건이 있습니다. McNulty는 "표면에 흠집이 생길 때마다 기계적 특성이 빠르게 손실됩니다."라고 말합니다. “구조적인 재료가 아니라 기술적인 재료입니다. 우리는 아주 많은 튜브가 필요해요.”

Bill Jones(위)가 여기에 등장합니다. 그는 GE에서 33년 동안 맞춤형 유리 제품을 만들어 왔습니다. Jones는 특수 유리 선반의 흑연 척 내부에 석영 튜브를 묶고 반원형 가스 토치를 사용하여 재료가 캐러멜처럼 점성이 생기는 화씨 3,000도까지 가열한 다음 흑연 패들로 원하는 형태로 모양을 만듭니다. McNulty는 “이것을 위한 학교는 없습니다.”라고 말합니다. “매장 환경에서 배웁니다. 약간 예술이에요.”

이와 같은 더 많은 이야기를 보려면 GE 보고서를 확인하세요.