يتم تصنيع ألياف الكوارتز باستخدام رمل كوارتز عالي النقاء (مع SiO2)2محتوى≥99.95٪) كمادة خام، من خلال عمليات تتضمن الصهر والسحب ومعالجة السطح والقولبة المركبة. 

هي مادة ليفية غير عضوية متخصصة تتميز بمزيج فريد من الخصائص: مقاومة عالية للحرارة، وفقدان عازل منخفض، وعزل كهربائي فائق، ومقاومة ممتازة للصدمات الحرارية. تصل درجة حرارة تشغيلها المستمرة إلى 1200 درجة مئوية.°ج، مع مقاومة لدرجة الحرارة القصوى على المدى القصير تتجاوز 1600°ج؛

 يظل ثابت العزل الكهربائي الخاص به مستقرًا عند 3.7±0.1، ومعامل فقد العزل الكهربائي (tanد) أقل من 0.001، ومعامل التمدد الحراري الخاص به منخفض يصل إلى 0.5×10⁻⁶/°ج. وبالتالي، فإنه يحتل مكانة لا غنى عنها في مجالات البيئات القاسية والمعدات المتطورة.

عملية تصنيع ألياف الكوارتز: التحكم الدقيق في مراحل المعالجة الحرارية

تتضمن عملية إنتاج ألياف الكوارتز ست مراحل أساسية: تنقية المواد الخام، وسحب الصهر، والمعالجة المسبقة للألياف، وتعديل السطح، وتشكيل المركبات، والمعالجة اللاحقة.

1. تنقية المواد الخام لألياف الكوارتز وسحبها بالصهر: إرساء أساس متين للأداء

خلال مرحلة تنقية المواد الخام، يتم قياس محتوى الشوائب.—مثل الحديد2ال₃وآل2ال₃—يجب التحكم في نسبة الشوائب داخل رمال الكوارتز بحيث تكون أقل من 50 جزءًا في المليون لمنع هذه الشوائب من التأثير على مقاومة الألياف لدرجات الحرارة العالية وخصائص العزل الكهربائي. 

تستخدم عملية سحب الصهر إما طريقة البوتقة أو طريقة النفخ الدوراني؛ حيث يتم صهر رمل الكوارتز النقي إلى حالة سائلة داخل فرن ذي درجة حرارة عالية تتجاوز 2000 درجة مئوية.°ج، ثم يتم سحبها بسرعة عالية من خلال مغزل (تصل إلى سرعات سحب تبلغ 1000)–(1500 متر/دقيقة) لتشكيل حزم ألياف متصلة بأقطار تتراوح من 3 إلى 15مم.

2.خطوات المعالجة الحرارية الأساسية لألياف الكوارتز: التحكم الدقيق في درجة الحرارة يحدد حدود الأداء

تتمحور مرحلة المعالجة المسبقة للألياف حول التسخين المسبق والتجفيف وتنشيط السطح. ويتضمن ذلك تعريض حزم الألياف للمعالجة الحرارية ضمن نطاق درجة حرارة 280–350°ج. 

الهدف هو إزالة الرطوبة الممتصة من سطح الألياف (تقليل محتوى الرطوبة إلى أقل من 0.05٪) مع تعزيز نشاط سطح الألياف في نفس الوقت، وبالتالي وضع أساس متين لتعديل السطح اللاحق ومعالجة مركب الراتنج.

تعتبر مرحلة التشكيل المركب بالغة الأهمية لتحويل ألياف الكوارتز إلى مواد عالية الجودة؛ اعتمادًا على سيناريو التطبيق المحدد، يجب دمج ألياف الكوارتز مع مواد مثل راتنجات الإيبوكسي أو البوليميدات أو المصفوفات الخزفية.

تتضمن مرحلة المعالجة اللاحقة بشكل أساسي عملية صقل السطح وتصليده. وباستخدام آلات صقل متخصصة وبكرات تسخين مصممة خصيصًا، يتم تحسين استواء سطح المادة المركبة بشكل أكبر (خشونة السطح Ra < 0.8 ميكرومتر)؛ وفي الوقت نفسه، يضمن التحكم الدقيق في عملية التصليد استقرار أبعاد المادة (انحراف الأبعاد < 0.1%).

مجالات التطبيق الأساسية لألياف الكوارتز: اختراق عميق في القطاعات الراقية-لا يمكن استبداله حقًا

بفضل أدائها الشامل الاستثنائي، تمكنت ألياف الكوارتز من اختراق أربعة مجالات أساسية بعمق: الفضاء الجوي، والإلكترونيات وتكنولوجيا المعلومات، والقطاعات الصناعية ذات درجات الحرارة العالية، والطب وحماية البيئة. 

إنها تحتل مكانة لا غنى عنها في مجال تصنيع المعدات المتطورة وسيناريوهات التطبيقات المتخصصة، في حين أن التوسع المستمر في مجال تطبيقاتها يدفع في الوقت نفسه إلى التحديث المتكرر لعمليات التصنيع الخاصة بها.