El vidrio de cuarzo se especifica con frecuencia en entornos técnicos exigentes, pero la fragmentación de los datos de rendimiento a menudo conduce a suposiciones conservadoras o a la incertidumbre en el diseño cuando las condiciones se vuelven extremas.
Este artículo consolida la propiedades del vidrio de cuarzo en una única referencia de calidad técnica, que aclara los límites mensurables, las dependencias de las condiciones y los límites prácticos sin basarse en afirmaciones generalizadas ni en descripciones de las aplicaciones.
Dado que los comportamientos térmico, óptico, químico, eléctrico y mecánico interactúan en lugar de actuar de forma independiente, resulta esencial disponer de un marco de evaluación estructurado antes de formarse cualquier juicio técnico.
Por qué son importantes las propiedades del vidrio de cuarzo en la evaluación técnica
A través de equipos de laboratorio, sistemas de alta temperatura y conjuntos de precisión, cristal de cuarzo se cita como material de referencia para la estabilidad. Sin embargo, su envolvente de rendimiento rara vez se evalúa como un conjunto unificado de condiciones, lo que puede ocultar los límites operativos reales.
En las evaluaciones técnicas, el propiedades del vidrio de cuarzo deben interpretarse cuantitativamente, reconociendo explícitamente la dependencia de la temperatura, la exposición ambiental y las limitaciones intrínsecas del material, en lugar de valores aislados de los parámetros.
Características térmicas del vidrio de cuarzo
Antes de poder evaluar la transmisión óptica, la estabilidad química o el aislamiento eléctrico, el comportamiento térmico establece el límite fundamental de viabilidad. La temperatura rige la estabilidad dimensional, el desarrollo de tensiones y la integridad del material a largo plazo en condiciones de servicio.
Por consiguiente, en primer lugar se examinan las características térmicas, ya que definen si el vidrio de cuarzo sigue siendo estructuralmente fiable cuando se expone a un calor sostenido, a rápidos gradientes de temperatura o a cargas térmicas cíclicas.
Coeficiente de dilatación térmica y estabilidad dimensional
El coeficiente de dilatación térmica (CTE) del vidrio de cuarzo es uno de los más bajos observados en los materiales de vidrio industriales, y se suele situar en torno al 0.5 × 10-⁶ K-¹ a temperatura ambiente. Esta tasa de expansión extremadamente pequeña explica la elevada estabilidad dimensional observada durante el calentamiento gradual.
A medida que aumenta la temperatura por encima de 500 °C, la dilatación medida sigue siendo mínima en comparación con el vidrio borosilicatado o sodocálcico, que a menudo superan los 500 °C. 3.0 × 10-⁶ K-¹ en el mismo rango. Este contraste resulta crítico cuando los ensamblajes implican geometrías constreñidas o interfaces rígidas.
Desde el punto de vista de la ingeniería, un CTE bajo no elimina el estrés térmico, pero reduce significativamente la acumulación de deformación por desajuste, especialmente en ensamblajes sometidos a ciclos repetidos de calentamiento y enfriamiento.
Resistencia al choque térmico y tolerancia al gradiente de temperatura
La resistencia al choque térmico del vidrio de cuarzo se debe a la combinación de un bajo CET y un módulo elástico moderado, más que a una elevada tenacidad a la fractura. Los gradientes de temperatura superiores a 200-300 °C en distancias cortas a menudo puede tolerarse sin agrietamiento inmediato en condiciones controladas.
En los sistemas experimentales, la inserción rápida de componentes de vidrio de cuarzo en zonas calientes cerca de 800 °C ha demostrado su capacidad de supervivencia cuando los defectos superficiales son mínimos y el calentamiento no es asimétrico. No obstante, el enfriamiento localizado o la extracción desigual del calor siguen siendo los principales desencadenantes de fallos.
Por lo tanto, la resistencia al choque térmico debe interpretarse como una tolerancia al gradiente más que como una inmunidad, en la que el estado de la superficie y la geometría desempeñan un papel decisivo junto con las propiedades intrínsecas del material.
Temperatura de servicio continuo frente a comportamiento de reblandecimiento
El vidrio de cuarzo presenta una temperatura de servicio continuo que suele oscilar entre 1000 °C y 1100 °CCuando la integridad mecánica y la estabilidad dimensional siguen siendo aceptables durante períodos prolongados. La exposición a corto plazo a temperaturas más altas puede ser posible sin deformación inmediata.
El comportamiento de ablandamiento comienza cerca de 1660-1710 °Cdonde la viscosidad disminuye rápidamente y se pierde rigidez estructural. Esta transición es gradual y no abrupta, lo que significa que el riesgo de deformación aumenta mucho antes de que se alcance el ablandamiento total.
En el funcionamiento a largo plazo, el flujo viscoso dependiente del tiempo adquiere mayor relevancia que la temperatura pico por sí sola, lo que exige una interpretación conservadora de las condiciones de servicio máximas admisibles.
Conductividad térmica y limitaciones de la transferencia de calor
La conductividad térmica del vidrio de cuarzo a temperatura ambiente suele oscilar entre 1,3 a 1,4 W-m-¹-K-¹permaneciendo relativamente bajo incluso cuando aumenta la temperatura. En 1000 °Clos valores suelen permanecer por debajo de 2,0 W-m-¹-K-¹.
Esta baja conductividad limita la disipación del calor y favorece los gradientes de temperatura en caso de calentamiento localizado. En la práctica, el vidrio de cuarzo se comporta como un aislante térmico más que como un medio de propagación del calor.
En consecuencia, la conductividad térmica debe tenerse en cuenta junto con el comportamiento de expansión para evitar una concentración de tensiones no deseada en entornos térmicos de alto flujo.
Resumen de las propiedades térmicas
| Propiedad térmica | Valor típico o rango | Dependencia de la temperatura | Factores limitantes |
|---|---|---|---|
| Coeficiente de dilatación térmica (×10-⁶ K-¹) | 0.5-0.6 | Ligero aumento por encima de 800 °C | Restricción geométrica |
| Tolerancia al choque térmico (gradiente °C) | 200-300 | Depende del estado de la superficie | Defectos, asimetría |
| Temperatura de servicio continuo (°C) | 1000-1100 | En función del tiempo | Flujo viscoso |
| Punto de reblandecimiento (°C) | 1660-1710 | Caída rápida de la viscosidad | Presencia de carga |
| Conductividad térmica (W-m-¹-K-¹) | 1.3-2.0 | Aumento gradual | Densidad de flujo térmico |
Comportamiento de transmisión óptica del vidrio de cuarzo
El rendimiento óptico define si el vidrio de cuarzo puede funcionar de forma fiable en entornos sensibles a la radiación y controlados espectralmente. Más allá de la transparencia general, el comportamiento de la transmisión depende de la longitud de onda, la pureza del material, el contenido de hidroxilo y el historial de exposición.
Por consiguiente, las características ópticas deben evaluarse como una combinación de la estructura intrínseca del vidrio y de las limitaciones dependientes de las condiciones, y no como una única declaración universal de transparencia.
Transparencia fundamental del ultravioleta al infrarrojo
El vidrio de cuarzo presenta una amplia ventana de transmisión intrínseca que se extiende desde la región ultravioleta hasta la infrarroja, como consecuencia de su red amorfa de SiO₂ y su baja absorción electrónica. En condiciones de gran pureza, la transmisión suele comenzar cerca de 170-180 nm en el ultravioleta y se extiende más allá 3,5 µm en el infrarrojo.
En las mediciones ópticas controladas, la transmitancia en el rango visible suele ser superior a 90% por centímetro de espesorsuponiendo superficies pulidas y una absorción mínima en la masa. Este nivel de transparencia se mantiene estable con variaciones moderadas de temperatura, ya que la estructura de bandas electrónicas no depende en gran medida de la temperatura.
A partir de la experiencia práctica en sistemas de calibración óptica, las pérdidas de transmisión se asocian más a menudo al estado de la superficie, la variación del grosor o la contaminación que a la absorción intrínseca de la masa en el espectro visible.
Límites y condiciones de transmisión del ultravioleta profundo
La transmisión en la región ultravioleta profunda no es una propiedad universal de todas las variantes de vidrio de cuarzo. Transmitancia significativa por debajo de 200 nm requiere niveles de impurezas extremadamente bajos, sobre todo en lo que se refiere a contaminantes metálicos y grupos hidroxilo1.
En configuraciones espectroscópicas de laboratorio que funcionan entre 185-200 nmEl cuarzo fundido sintético muestra una transmisión mensurable, mientras que los materiales fundidos eléctricamente suelen mostrar bordes de absorción pronunciados por encima de este rango. Estas diferencias se observan sistemáticamente durante exploraciones repetidas de longitud de onda.
En consecuencia, la transparencia ultravioleta profunda debe tratarse como una propiedad condicional, dependiente de la química del vidrio y del historial de procesamiento, en lugar de asumirse por defecto.
El contenido de OH y su influencia en las ventanas ópticas
El contenido de hidroxilo (OH) desempeña un papel decisivo en la conformación del perfil de transmisión óptica del vidrio de cuarzo, especialmente en los extremos ultravioleta e infrarrojo. El vidrio de cuarzo con alto contenido en OH suele presentar una mejor transmisión ultravioleta, pero una mayor absorción cerca de los infrarrojos. 2,7-2,9 µm en el infrarrojo.
A la inversa, el material con bajo contenido en OH desplaza la absorción de la región infrarroja, lo que permite mejorar la transmisión por encima del 3,0 µmsacrificando a menudo el rendimiento ultravioleta profundo. Las concentraciones de OH medidas pueden oscilar entre <5 ppm to>1000 ppmlo que da lugar a diferencias espectrales pronunciadas.
En los sistemas ópticos en los que la selectividad de la longitud de onda es fundamental, el contenido de OH define la ventana óptica utilizable y debe tenerse en cuenta junto con el grosor y el acabado de la superficie.
Efectos de la radiación y límites de estabilidad óptica
Bajo una exposición prolongada a radiaciones de alta energía o a un flujo ultravioleta intenso, el vidrio de cuarzo puede desarrollar centros de color que reducen la transmisión en determinadas longitudes de onda. Estos efectos son más pronunciados por debajo de 300 nm y aumentan con la dosis de radiación acumulada.
Los estudios experimentales de irradiación han demostrado que las pérdidas de transmisión de 5-20% en las bandas de longitud de onda afectadas tras una exposición prolongada, dependiendo del contenido de impurezas y del historial térmico. Puede producirse una recuperación parcial tras el recocido a temperaturas elevadas.
Por lo tanto, la estabilidad óptica debe evaluarse no sólo en la instalación inicial, sino también a lo largo del perfil de exposición a la radiación previsto para el entorno operativo.
Resumen de las propiedades ópticas
| Propiedad óptica | Valor típico o rango | Dependencia de la longitud de onda | Factores limitantes |
|---|---|---|---|
| Corte de transmisión UV (nm) | 170-200 | Fuerte por debajo de 200 nm | Impurezas, contenido de OH |
| Transmitancia visible (%/cm) | >90 | Mínimo | Acabado superficial |
| Límite de transmisión infrarroja (µm) | 3.0-3.5 | Dependiente de OH | Absorción de hidroxilos |
| Contenido de OH (ppm) | 1000 | Compensación UV-IR | Ruta de procesamiento |
| Pérdida inducida por radiación (%) | 5-20 | UV dominante | Dosis, recocido |
Estabilidad química del vidrio de cuarzo en entornos reactivos
La resistencia química se cita a menudo como una ventaja inherente del vidrio de cuarzo, pero su comportamiento varía significativamente con las especies químicas, la temperatura y la duración de la exposición. Por lo tanto, un rendimiento estable depende de la comprensión de dónde se aplica la inercia química y dónde comienza la degradación medible.
En entornos reactivos, la estabilidad química debe evaluarse junto con las condiciones térmicas y estructurales, ya que las temperaturas elevadas suelen acelerar reacciones que son insignificantes en condiciones ambientales.
Resistencia a ácidos y medios oxidantes
El vidrio de cuarzo presenta una resistencia excepcional a la mayoría de los ácidos inorgánicos debido a los fuertes enlaces covalentes existentes en la red de SiO₂. La exposición a los ácidos clorhídrico, nítrico y sulfúrico a temperatura ambiente suele dar como resultado pérdida de masa insignificante por debajo de 0,01 mg-cm-²-día-¹.
En condiciones oxidantes, incluidas atmósferas de oxígeno de alta pureza de hasta 1000 °CEl vidrio de cuarzo mantiene la integridad estructural sin formar productos superficiales volátiles. Las pruebas a largo plazo en sistemas analíticos han demostrado repetidamente que la morfología de la superficie no ha cambiado tras cientos de horas de exposición.
Este comportamiento apoya la clasificación del vidrio de cuarzo como químicamente inerte en ambientes ácidos y oxidantes, siempre que la temperatura se mantenga dentro de los límites de servicio establecidos.
Corrosión alcalina y dependencia de la temperatura
Por el contrario, los ambientes alcalinos representan una limitación bien definida para el vidrio de cuarzo. Los hidróxidos y carbonatos alcalinos atacan fácilmente la red de SiO₂ rompiendo los enlaces de siloxano, lo que provoca una disolución superficial progresiva.
Los índices de corrosión medidos aumentan bruscamente con la temperatura, pasando de <0,05 mm-año-¹ cerca de 200 °C a valores superiores a 1,0 mm-año-¹ sobre 600 °C en fundidos alcalinos concentrados. Incluso las soluciones alcalinas diluidas pueden producir un grabado medible cuando se eleva la temperatura.
Por consiguiente, la estabilidad química en condiciones alcalinas no puede darse por supuesta y debe evaluarse como una función combinada de la composición, la concentración y la temperatura de funcionamiento.
Comportamiento en sales fundidas y vapores reactivos
Las sales fundidas introducen una complejidad adicional, ya que las especies iónicas pueden penetrar en las capas superficiales e iniciar reacciones localizadas. Los fundidos de nitrato y sulfato por debajo de 400 °C muestran generalmente una interacción limitada, mientras que las sales que contienen flúor provocan una rápida degradación.
Los vapores reactivos, como las especies que contienen metales alcalinos o halógenos, también pueden inducir la modificación de la superficie a temperaturas superiores a 700 °Cincluso cuando el ataque químico a granel sigue siendo limitado. Estos efectos suelen detectarse por el aumento de la rugosidad de la superficie, más que por daños macroscópicos.
Por lo tanto, la estabilidad química en entornos fundidos o en fase vapor debe evaluarse prestando atención tanto a la composición química como a los efectos de la presión parcial.
Resumen de las propiedades químicas
| Propiedad química | Comportamiento típico | Sensibilidad a la temperatura | Factores limitantes |
|---|---|---|---|
| Resistencia al ácido | Excelente | Bajo | Exclusión HF |
| Atmósferas oxidantes | Estable hasta 1000 °C | Moderado | Defectos superficiales |
| Tasa de corrosión alcalina (mm-año-¹) | 1,0 | Alta | Concentración |
| Interacción de sales fundidas | Variable | Alta | Especies iónicas |
| Estabilidad del vapor reactivo | Condicional | Alta | Presión parcial |
Propiedades eléctricas y dieléctricas del vidrio de cuarzo
El comportamiento eléctrico se vuelve crítico cuando el vidrio de cuarzo se utiliza en entornos que combinan temperaturas elevadas, campos eléctricos o señales de alta frecuencia. El rendimiento aislante no puede evaluarse únicamente a temperatura ambiente, ya que los mecanismos de conductividad evolucionan con la activación térmica y la intensidad del campo.
Por lo tanto, las propiedades eléctricas y dieléctricas deben interpretarse como parámetros dependientes de la temperatura y la frecuencia y no como constantes fijas, sobre todo en sistemas de precisión y alta fiabilidad.
Resistividad eléctrica y efectos de la temperatura
En condiciones ambientales, el vidrio de cuarzo presenta una resistividad eléctrica extremadamente alta, normalmente del orden de 10¹⁶-10¹⁸ Ω-cmlo que lo sitúa entre los aislantes eléctricos inorgánicos más eficaces. Esta elevada resistividad se debe a la ausencia de portadores de carga libres en la red amorfa de SiO₂.
A medida que aumenta la temperatura, la conducción iónica activada térmicamente se hace más prominente, dando lugar a una reducción gradual de la resistividad. Las mediciones a 800-1000 °C comúnmente informan de valores de resistividad que disminuyen hasta aproximadamente 10⁸-10¹⁰ Ω-cmque sigue siendo suficiente para el aislamiento, pero que ya no es despreciable en los circuitos sensibles.
A partir de pruebas de larga duración en conjuntos de sensores calentados, las corrientes de fuga tienden a aumentar suavemente en lugar de bruscamente, lo que indica una degradación predecible en lugar de un fallo eléctrico repentino.
Constante dieléctrica y características de pérdida
La constante dieléctrica del vidrio de cuarzo se mantiene relativamente estable en una amplia gama de frecuencias, con valores típicos a temperatura ambiente entre 3.7 y 3.9. Esta estabilidad soporta un comportamiento capacitivo consistente en campos eléctricos alternos.
La pérdida dieléctrica, a menudo expresada como tangente de pérdida (tan δ), es excepcionalmente baja a frecuencias bajas y moderadas, frecuentemente por debajo de 0.001 a temperatura ambiente. Incluso a temperaturas elevadas cercanas a 500 °CEn general, los valores de pérdida se mantienen dentro de un orden de magnitud respecto a las mediciones ambientales.
Estas bajas pérdidas dieléctricas se observan repetidamente en entornos de medición de alta frecuencia, donde la distorsión de la señal sigue siendo mínima siempre que se controlen la contaminación y la adsorción de humedad.
Rendimiento eléctrico a alta temperatura y en vacío
En entornos de vacío, el vidrio de cuarzo mantiene el aislamiento eléctrico sin desgasificación ni formación de películas conductoras, una propiedad esencial para los sistemas de alta tensión y de haces de electrones. La ausencia de componentes volátiles minimiza la migración de cargas superficiales en condiciones de vacío.
Resistencia a la ruptura eléctrica2 normalmente supera 20-30 kV-mm-¹ a temperatura ambiente, disminuyendo con la temperatura y el estado de la superficie. A temperaturas elevadas, el comportamiento de ruptura se ve cada vez más influido por la rugosidad de la superficie y la geometría del electrodo que por las propiedades de la masa.
En consecuencia, un rendimiento eléctrico fiable depende tanto de la rigidez dieléctrica intrínseca como de la configuración del campo externo, especialmente en aplicaciones de vacío a alta temperatura.
Resumen de las propiedades eléctricas y dieléctricas
| Propiedad eléctrica | Valor típico o rango | Dependencia de la temperatura | Factores limitantes |
|---|---|---|---|
| Resistividad eléctrica (Ω-cm) | 10¹⁶-10¹⁸ | Fuerte descenso | Conducción iónica |
| Resistividad a 1000 °C (Ω-cm) | 10⁸-10¹⁰ | Alta | Impurezas |
| Constante dieléctrica | 3.7-3.9 | Bajo | Frecuencia |
| Pérdida dieléctrica (tan δ) | <0.001 | Aumento moderado | Humedad |
| Resistencia a la rotura (kV-mm-¹) | 20-30 | Disminuye | Estado de la superficie |
Constantes mecánicas y físicas del vidrio de cuarzo
El comportamiento mecánico del vidrio de cuarzo suele interpretarse erróneamente porque coexisten una gran dureza y rigidez con características de fractura frágil. Por lo tanto, una evaluación precisa requiere separar la respuesta elástica, la resistencia al daño superficial y los mecanismos de fallo, en lugar de tratar la resistencia como una métrica única.
En consecuencia, las constantes mecánicas y físicas deben interpretarse como indicadores de tolerancia a la tensión y fiabilidad dimensional, no como medidas de ductilidad o resistencia al impacto.
Densidad y uniformidad estructural
La densidad del vidrio de cuarzo suele estar comprendida entre 2,20-2,22 g-cm-³que refleja la naturaleza compacta pero no cristalina de la red amorfa de SiO₂. Este estrecho rango indica una gran uniformidad de composición cuando se minimizan las impurezas.
A diferencia de los materiales cristalinos, las variaciones de densidad en el vidrio de cuarzo no están asociadas a los límites de grano ni a las transiciones de fase, sino más bien a la porosidad residual y al contenido de impurezas. El material de gran pureza presenta sistemáticamente desviaciones de densidad inferiores a ±0,5%.
En los ensamblajes de precisión, esta uniformidad favorece la distribución previsible de la masa y la coherencia dimensional entre componentes de geometría variable.
Módulo elástico y respuesta a la carga
El vidrio de cuarzo presenta un módulo de Young que suele oscilar entre 70 y 75 GPalo que lo sitúa por debajo de muchos materiales cerámicos estructurales, pero por encima de la mayoría de los materiales poliméricos. Este módulo indica una rigidez sustancial bajo carga elástica.
Bajo tensión aplicada, la deformación elástica permanece lineal hasta la fractura, sin deformación plástica medible. Como resultado, no se produce la redistribución de la tensión a través de la fluencia, y las concentraciones locales de tensión determinan directamente el fallo.
En los ensayos estructurales realizados en sujeciones limitadas, la tensión de fallo suele variar más con el estado de la superficie que con las propiedades elásticas del material, lo que pone de manifiesto el predominio de la fractura controlada por defectos.
Relación de Poisson y distribución de tensiones
La relación de Poisson del vidrio de cuarzo es relativamente baja, y suele situarse en el rango de 0.16-0.18que refleja una deformación lateral limitada bajo carga axial. Esta característica influye en la propagación de la tensión a través de geometrías con restricciones.
Una baja relación de Poisson reduce la expansión transversal, lo que puede mitigar la tensión de interfaz en ensamblajes con restricciones rígidas. Sin embargo, también concentra la tensión de tracción cuando la deformación externa está restringida.
Por consiguiente, la relación de Poisson debe tenerse en cuenta al evaluar escenarios de carga multieje, especialmente en entornos con restricciones térmicas.
Dureza Resistencia al rayado y al fallo por fragilidad
El vidrio de cuarzo presenta una dureza Mohs de aproximadamente 5.5-6.0que proporciona una buena resistencia al rayado superficial bajo cargas de contacto moderadas. Los valores de dureza Vickers suelen ser cercanos a 500-600 HVen función de las condiciones de ensayo.
A pesar de esta dureza, la tenacidad a la fractura sigue siendo baja, por lo general en torno al 0,7-0,9 MPa-m¹ᐟ²lo que confirma la naturaleza frágil del fallo. Las grietas se propagan rápidamente una vez iniciadas, con una absorción de energía mínima.
Por lo tanto, la fiabilidad mecánica depende más de la calidad de la superficie y del control de los defectos que de los valores nominales de dureza o rigidez por sí solos.
Resumen de propiedades mecánicas y físicas
| Propiedad mecánica | Valor típico o rango | Sensibilidad | Factores limitantes |
|---|---|---|---|
| Densidad (g-cm-³) | 2.20-2.22 | Bajo | Contenido de impurezas |
| Módulo de Young (GPa) | 70-75 | Bajo | Temperatura |
| Relación de Poisson | 0.16-0.18 | Bajo | Restricción |
| Dureza Vickers (HV) | 500-600 | Moderado | Acabado superficial |
| Resistencia a la fractura (MPa-m¹ᐟ²) | 0.7-0.9 | Alta | Defectos superficiales |
Resumen de las principales propiedades del vidrio de cuarzo
Las propiedades de los materiales descritas anteriormente convergen en una envolvente de rendimiento coherente cuando se consideran colectivamente. El siguiente resumen consolida los rangos cuantitativos y las dependencias de las condiciones en un único marco de referencia adecuado para la evaluación técnica.
Rangos y límites de las propiedades de los materiales consolidados
| Categoría de propiedad | Parámetro de propiedad | Valor típico o rango | Condición primaria Dependencia | Principales factores limitantes |
|---|---|---|---|---|
| Térmico | Coeficiente de dilatación térmica (×10-⁶ K-¹) | 0.5-0.6 | Temperatura | Restricción geométrica |
| Térmico | Tolerancia al choque térmico (gradiente °C) | 200-300 | Estado de la superficie | Defectos, asimetría |
| Térmico | Temperatura de servicio continuo (°C) | 1000-1100 | Tiempo a temperatura | Flujo viscoso |
| Térmico | Punto de reblandecimiento (°C) | 1660-1710 | Carga, duración | Deformación estructural |
| Térmico | Conductividad térmica (W-m-¹-K-¹) | 1.3-2.0 | Temperatura | Densidad de flujo térmico |
| Óptico | Corte de transmisión UV (nm) | 170-200 | Pureza, contenido de OH | Impurezas |
| Óptico | Transmitancia visible (%/cm) | >90 | Espesor | Acabado superficial |
| Óptico | Límite de transmisión infrarroja (µm) | 3.0-3.5 | Concentración de OH | Absorción de hidroxilos |
| Óptico | Contenido de OH (ppm) | 1000 | Ruta de procesamiento | Compensación espectral |
| Química | Resistencia al ácido | Excelente | Baja temperatura | Exposición a HF |
| Química | Tasa de corrosión alcalina (mm-año-¹) | 1.0 | Temperatura | Concentración alcalina |
| Química | Estabilidad de la atmósfera oxidante | Estable hasta 1000 °C | Temperatura | Defectos superficiales |
| Eléctrico | Resistividad eléctrica (Ω-cm) | 10¹⁶-10¹⁸ | Temperatura | Conducción iónica |
| Eléctrico | Resistividad a 1000 °C (Ω-cm) | 10⁸-10¹⁰ | Temperatura | Impurezas |
| Eléctrico | Constante dieléctrica | 3.7-3.9 | Frecuencia | Polarización |
| Eléctrico | Pérdida dieléctrica (tan δ) | <0.001 | Temperatura | Humedad |
| Eléctrico | Resistencia a la rotura (kV-mm-¹) | 20-30 | Estado de la superficie | Geometría del electrodo |
| Mecánica | Densidad (g-cm-³) | 2.20-2.22 | Composición | Porosidad residual |
| Mecánica | Módulo de Young (GPa) | 70-75 | Temperatura | Relajación estructural |
| Mecánica | Relación de Poisson | 0.16-0.18 | Restricción | Tensión multiaxial |
| Mecánica | Dureza Vickers (HV) | 500-600 | Carga de prueba | Calidad de la superficie |
| Mecánica | Resistencia a la fractura (MPa-m¹ᐟ²) | 0.7-0.9 | Población defectuosa | Fractura frágil |
Conclusión
Las propiedades materiales del vidrio de cuarzo no pueden evaluarse mediante parámetros aislados. El comportamiento térmico rige la viabilidad, la transmisión óptica depende de la pureza y la exposición a la radiación, la estabilidad química varía mucho con el entorno, el aislamiento eléctrico se debilita con la temperatura y las constantes mecánicas definen la tolerancia a la tensión más que la resistencia.
Una interpretación unificada de estas propiedades permite una definición precisa de los límites y evita una extensión excesiva más allá de los límites intrínsecos del material.
PREGUNTAS FRECUENTES
¿Cuál es la dilatación térmica típica del vidrio de cuarzo?
El coeficiente de dilatación térmica lineal es de aproximadamente 0,5 × 10-⁶ K-¹ a temperatura ambiente, siendo muy inferior al de la mayoría de los vidrios técnicos en amplios intervalos de temperatura.
¿Puede el vidrio de cuarzo soportar cambios bruscos de temperatura?
El vidrio de cuarzo tolera grandes gradientes de temperatura, a menudo superiores a 200 °C, siempre que los defectos superficiales sean mínimos y el calentamiento se mantenga simétrico.
¿Se ablanda bruscamente el vidrio de cuarzo a alta temperatura?
El reblandecimiento se produce gradualmente cerca de 1660-1710 °C a medida que disminuye la viscosidad, lo que significa que el riesgo de deformación aumenta progresivamente y no de repente.
¿Es alta la conductividad térmica del vidrio de cuarzo?
La conductividad térmica sigue siendo baja, normalmente inferior a 2,0 W-m-¹-K-¹ incluso a temperaturas elevadas, lo que limita la disipación del calor.
Referencias:
