Silice fusa Eccellenti proprietà termiche e chimiche come materiale per crogioli

La silice fusa ha diverse caratteristiche notevoli sia per quanto riguarda le proprietà meccaniche, termiche, chimiche e ottiche:
• È duro e robusto e non troppo difficile da lavorare e lucidare. (Si può anche applicare la microlavorazione laser.)
• L'elevata temperatura di transizione vetrosa rende più difficile la fusione rispetto ad altri vetri ottici, ma implica anche che siano possibili temperature di funzionamento relativamente elevate. Tuttavia, la silice fusa può presentare una devitrificazione (cristallizzazione locale sotto forma di cristobalite) al di sopra di 1100 °C, in particolare sotto l'influenza di alcune impurità in tracce, e ciò comprometterebbe le proprietà ottiche.
• Il coefficiente di dilatazione termica è molto basso – circa 0,5 · 10−6 K−1. Questo è molte volte inferiore a quello degli occhiali tipici. Un'espansione termica ancora più debole intorno a 10−8 K−1 è possibile con una forma modificata di silice fusa con un po' di biossido di titanio, introdotta da Corning [4] e chiamata vetro a bassissima espansione.
• L'elevata resistenza allo shock termico è conseguenza della debole dilatazione termica; lo stress meccanico è moderato anche quando si verificano elevati gradienti di temperatura dovuti al rapido raffreddamento.
• La silice può essere chimicamente molto pura, a seconda del metodo di fabbricazione (vedi sotto).
• La silice è chimicamente abbastanza inerte, ad eccezione dell'acido fluoridrico e delle soluzioni fortemente alcaline. A temperature elevate è anche alquanto solubile in acqua (sostanzialmente più del quarzo cristallino).
• La regione di trasparenza è piuttosto ampia (da circa 0,18 μm a 3 μm), consentendo l'uso della silice fusa non solo in tutta la regione spettrale visibile, ma anche nell'ultravioletto e nell'infrarosso. Tuttavia i limiti dipendono sostanzialmente dalla qualità del materiale. Ad esempio, forti bande di assorbimento dell'infrarosso possono essere causate dal contenuto di OH e dall'assorbimento UV da impurità metalliche (vedi sotto).
• Essendo un materiale amorfo, la silice fusa è otticamente isotropa – a differenza del quarzo cristallino. Ciò implica che non ha birifrangenza e il suo indice di rifrazione (vedi Figura 1) può essere caratterizzato con un'unica formula di Sellmeier.