Τετηγμένο πυρίτιο Εξαιρετικές θερμικές και χημικές ιδιότητες ως υλικό χωνευτηρίου

Το λιωμένο πυρίτιο έχει πολλά αξιοσημείωτα χαρακτηριστικά τόσο όσον αφορά τις μηχανικές, θερμικές, χημικές και οπτικές του ιδιότητες:
• Είναι σκληρό και στιβαρό και δεν είναι πολύ δύσκολο στη μηχανή και τη στίλβωση. (Μπορεί κανείς επίσης να εφαρμόσει μικρομηχανική με λέιζερ.)
• Η υψηλή θερμοκρασία μετάπτωσης γυαλιού καθιστά πιο δύσκολη την τήξη από άλλα οπτικά γυαλιά, αλλά υποδηλώνει επίσης ότι είναι δυνατές σχετικά υψηλές θερμοκρασίες λειτουργίας. Ωστόσο, το τηγμένο πυρίτιο μπορεί να παρουσιάσει απουαλοποίηση (τοπική κρυστάλλωση με τη μορφή κριστοβαλίτη) πάνω από 1100 °C, ιδιαίτερα υπό την επίδραση ορισμένων ιχνών ακαθαρσιών, και αυτό θα καταστρέψει τις οπτικές ιδιότητες.
• Ο συντελεστής θερμικής διαστολής είναι πολύ χαμηλός – περίπου 0,5 · 10−6 K−1. Αυτό είναι αρκετές φορές χαμηλότερο από ό,τι για τα τυπικά γυαλιά. Ακόμη πιο αδύναμη θερμική διαστολή γύρω στα 10−8 K−1 είναι δυνατή με μια τροποποιημένη μορφή τηγμένου πυριτίου με λίγο διοξείδιο του τιτανίου, που εισήχθη από την Corning [4] και ονομάζεται εξαιρετικά χαμηλής διαστολής γυαλί.
• Η υψηλή αντοχή σε θερμικό σοκ είναι αποτέλεσμα της ασθενούς θερμικής διαστολής. υπάρχει μόνο μέτρια μηχανική καταπόνηση ακόμα και όταν συμβαίνουν υψηλές κλίσεις θερμοκρασίας λόγω ταχείας ψύξης.
• Το πυρίτιο μπορεί να είναι χημικά πολύ καθαρό, ανάλογα με τη μέθοδο κατασκευής (βλ. παρακάτω).
• Το πυρίτιο είναι χημικά αρκετά αδρανές, με εξαίρεση το υδροφθορικό οξύ και τα έντονα αλκαλικά διαλύματα. Σε υψηλές θερμοκρασίες, είναι επίσης κάπως διαλυτό στο νερό (ουσιαστικά περισσότερο από τον κρυσταλλικό χαλαζία).
• Η περιοχή διαφάνειας είναι αρκετά ευρεία (περίπου 0,18 μm έως 3 μm), επιτρέποντας τη χρήση τηγμένου πυριτίου όχι μόνο σε ολόκληρη την πλήρη ορατή φασματική περιοχή, αλλά και στο υπεριώδες και στο υπέρυθρο. Ωστόσο, τα όρια εξαρτώνται ουσιαστικά από την ποιότητα του υλικού. Για παράδειγμα, ισχυρές ζώνες απορρόφησης υπέρυθρων μπορεί να προκληθούν από την περιεκτικότητα σε ΟΗ και την απορρόφηση UV από μεταλλικές ακαθαρσίες (βλ. παρακάτω).
• Ως άμορφο υλικό, το λιωμένο πυρίτιο είναι οπτικά ισότροπο – σε αντίθεση με τον κρυσταλλικό χαλαζία. Αυτό σημαίνει ότι δεν έχει διπλή διάθλαση και ο δείκτης διάθλασής του (βλ. Εικόνα 1) μπορεί να χαρακτηριστεί με έναν μόνο τύπο Sellmeier.