Ống nghiệm thạch anh có một đầu bịt kín dùng cho đồ thủy tinh phòng thí nghiệm

Định nghĩa về ống nghiệm thạch anh

Ống nghiệm thạch anh là các thành phần phòng thí nghiệm và công nghiệp hiệu suất cao không thể thiếu, được chế tạo từ silica nóng chảy độ tinh khiết cao, thường có hàm lượng silica từ 99,9% trở lên, với các loại cao cấp đạt độ tinh khiết SiO₂ tới 99,99%. Quy trình sản xuất bao gồm việc nung chảy các tinh thể thạch anh tự nhiên ở nhiệt độ cực cao khoảng 2000°C, sau đó sử dụng các kỹ thuật gia công chính xác như kéo dài và định hình để đảm bảo độ dày thành ống đồng đều và độ bền cấu trúc. Những ống này nổi bật so với thủy tinh thông thường và các loại thủy tinh borosilicate nhờ sự kết hợp vượt trội về tính chất nhiệt, hóa học, quang học và cơ học, khiến chúng trở nên không thể thay thế trong nhiều ứng dụng đòi hỏi khắt khe.

Quy trình sản xuất ống nghiệm thạch anh

Ống thạch anh được sản xuất thông qua các quá trình nóng chảy và kéo liên tục. Nguyên liệu thô được đưa vào lò nhiệt độ cao để nung chảy. Thạch anh nóng chảy sau đó được kéo qua một trục định hình để tạo thành ống liên tục với đường kính và độ dày thành ống cụ thể. Quy trình này đòi hỏi kiểm soát chính xác để đảm bảo độ chính xác về kích thước và ngăn ngừa sự hình thành bọt khí cũng như tạp chất. Các bước tiếp theo có thể bao gồm cắt, mài bóng bằng lửa ở đầu ống để tránh nứt, và các thao tác gia công khác.

Đặc điểm của ống nghiệm thạch anh

1. Tính chất nhiệt vượt trội
Khả năng chịu nhiệt độ cao: Ống thạch anh có điểm hóa mềm cực kỳ cao và có thể sử dụng liên tục ở nhiệt độ lên đến 1100°C. Điều này làm cho chúng rất phù hợp với lò nung, các quá trình khuếch tán và bảo vệ cặp nhiệt điện ở nhiệt độ cao.
Khả năng Chịu Sốc Nhiệt Xuất Sắc: Chúng có thể chịu được sự thay đổi nhiệt độ nhanh và cực đoan mà không bị vỡ, một tính chất bắt nguồn từ hệ số giãn nở nhiệt rất thấp của chúng.

2. Độ Trong Suốt Quang Học Vượt Trội
Ống thạch anh, đặc biệt là những loại làm từ thạch anh nóng chảy độ tinh khiết cao, có khả năng truyền dẫn ánh sáng tuyệt vời trên dải phổ rộng. Chúng trong suốt cao đối với ánh sáng tử ngoại (UV), ánh sáng nhìn thấy và ánh sáng hồng ngoại (IR). Điều này khiến chúng lý tưởng cho đèn UV (ví dụ: đèn hơi thủy ngân), quang khắc bán dẫn và nhiều thiết bị quang học khác nhau.

3. Độ Tinh Khiết Cao và Tính Ổn Định Hóa Học
Thạch anh về bản chất trơ về mặt hóa học. Ống thạch anh có khả năng chống chịu cao đối với hầu hết các axit, muối và halogen (như clo và brom) ở nhiệt độ cao. Độ tinh khiết cao này ngăn ngừa nhiễm bẩn trong các quá trình nhạy cảm như sản xuất oxi bán dẫn và dược phẩm.

4. Cách Điện Tốt
Với điện trở suất cao và tổn thất điện môi thấp, ống thạch anh là chất cách điện tuyệt vời, ngay cả ở nhiệt độ rất cao. Điều này rất quan trọng đối với các ứng dụng trong chiếu sáng, hệ thống laser và các bộ phận gia nhiệt điện chịu nhiệt độ cao.

5. Tính chất cơ học và vật lý
Chúng có độ bền cơ học và độ cứng tốt dưới tải nén. Tuy nhiên, giống như hầu hết đồ thủy tinh, chúng giòn và có thể dễ bị hư hại do va chạm hoặc tác động cơ học nếu không được xử lý cẩn thận.

Ứng dụng của ống thủy tinh thạch anh

1. Lĩnh vực nghiên cứu khoa học và phòng thí nghiệm (Các kịch bản ứng dụng chính)
Các thiết bị phản ứng hóa học ở nhiệt độ cao phù hợp cho các thí nghiệm yêu cầu nhiệt độ cao trong thời gian dài hoặc tức thời, chẳng hạn như kiểm tra hoạt tính xúc tác, tổng hợp vật liệu vô cơ (ví dụ: chế tạo tinh thể oxit) và các phản ứng phân hủy nhiệt (ví dụ: phân hủy cacbonat ở nhiệt độ cao). Chúng có thể chịu được nhiệt độ liên tục lên đến 1200℃ và nhiệt độ cao ngắn hạn lên đến 1450℃, với khả năng ổn định nhiệt tuyệt vời để chống lại sự thay đổi nhiệt độ nhanh chóng (ví dụ: lấy trực tiếp ra khỏi lò nung nhiệt độ cao đặt ở nhiệt độ phòng) mà không bị nứt.

2. Xử lý mẫu và Phân tích
Phát hiện kim loại nặng: Được sử dụng làm bình phân hủy mẫu trong phương pháp Quang phổ Hấp thụ Nguyên tử (AAS) và Quang phổ Phát xạ Nguyên tử Cảm ứng Plasma (ICP-OES), chúng có khả năng chống ăn mòn bởi các axit mạnh như axit nitric đặc và axit flohydric, tránh gây nhiễm bẩn mẫu và đảm bảo độ chính xác trong phát hiện.

Tinh chế hữu cơ/vô cơ: Được áp dụng trong chưng cất, tinh luyện, hoàn lưu và các thao tác khác, đặc biệt phù hợp cho tách và tinh chế các mẫu có điểm sôi cao, ăn mòn mạnh (ví dụ: xử lý các hợp chất hữu cơ chứa halogen).

Các vật chứa hỗ trợ phân tích quang phổ có độ truyền sáng cực cao (>90%) trong dải bước sóng từ 190nm~2500nm (tử ngoại, khả kiến, cận hồng ngoại). Chúng thường được dùng làm cuvet cho máy quang phổ kế UV-Vis và tế bào mẫu cho quang phổ huỳnh quang, cho phép quan sát quá trình phản ứng theo thời gian thực mà không làm ảnh hưởng đến tín hiệu quang phổ.

Trong nghiên cứu sinh học và dược phẩm, chúng được sử dụng để tiệt trùng ở nhiệt độ cao các mẫu sinh học (ví dụ: xử lý ở nhiệt độ cao môi trường nuôi cấy vi sinh vật), kiểm tra độ ổn định của thuốc (mô phỏng môi trường bảo quản ở nhiệt độ cao) và phát hiện độ tinh khiết của vắc-xin và các tác nhân sinh học (tiêu hóa chịu được axit-bazơ để tránh nhiễm tạp protein/axit nucleic). Bề mặt không xốp ngăn ngừa hấp phụ vi sinh vật, đáp ứng yêu cầu vô trùng.

3. Lĩnh vực Quang học và Y tế
Sản xuất thiết bị quang học: Được dùng trong kéo sợi tiền thân cáp quang và đúc khuôn thiết bị quang học ở nhiệt độ cao. Độ truyền sáng cao và độ ổn định kích thước đảm bảo tính đồng nhất chỉ số khúc xạ và độ chính xác của các thiết bị quang học.

  
Thông số kỹ thuật