2019年1月3日上午10點26分，嫦娥四號實現了人類探測器首次月背軟著陸、首次月背與地球的中繼通信，開啟了人類月球探測新篇章。嫦娥四號歷經26天飛行成功著陸，離不開太陽敏感器（用于航天器軌道控制和姿態控制），而作為太陽敏感器關鍵材料—中國建材總院石英院研制的耐輻照石英玻璃更是功不可沒。
　　

　　
　　石英玻璃被譽為玻璃材料中的“皇冠”，是一種以SiO2為單組分的玻璃，具有超強的機械力學性能、熱性能、光學性能和電學性能。在半導體、光學器件、光通訊、太陽能等行業中，發揮著不可替代的作用。高純石英砂是目前取代水晶礦，熔煉石英玻璃的主要原材料。
 

　　
　　1、石英玻璃分類
　　
　　根據熔煉工藝的不同，商業化石英玻璃主要分以下四類：
 

　　
　?。?）真空氣氛下電熔工藝，原料使用高純石英砂（40目~80目）。羥基含量?。?ppmw~10ppmw），但相對來說，氣泡與金屬雜質含量高，Al（30ppmw~100ppmw），Na（4ppmw）。商用品名有Infrasil，G.E.105，201，204。
　　
　?。?）氣煉工藝，以氫氣或其他含氫燃料與氧氣作為能源熔制石英玻璃，原料使用高純石英砂（100目~200目）。熔煉過程中金屬污染少，氣泡少，但由于氫氧氣氛下，羥基含150ppmw~400ppmw。商用品名有Herasil，Homosil，Optosil，G.E.104。
　　
　?。?）火焰水解合成石英玻璃（CVD），SiCl4噴入氫氧焰中水解?；緵]有金屬雜質，但含有偏高的羥基（1000ppmw）和Cl（100ppmw）。商用品名SuprasilS，Spectrosil，Corning7940。
　　
　?。?）合成石英玻璃（PCVD），無水的等離子焰中水解SiCl4。與第三種類似但羥基只有0.4ppmw，Cl為200ppmw。商用品名SuprasilW，SpectrosilWF，Corning7943。
　　
　　2、石英玻璃的特性
　　
　?。?）熱學性能方面，石英玻璃的耐高溫變形、抗熱振性能好。其軟化點（1665℃）與鉑的熔點接近；平均線膨脹系數很低（α=5.4×10-7/℃），僅僅為普通玻璃的1/10~1/20，就是在高溫下迅速投入冷水中，也不會碎裂。
　　
　?。?）化學性能方面，石英玻璃極不活潑，是良好的耐酸材料（氫氟酸除外），甚至在高溫下也不與酸反應。特別適合做高溫耐酸燃燒、冷卻裝置及酸性化學品的制備和儲藏裝置以及各種化學實驗玻璃器皿。
　　
　?。?）光學性能方面，其對整個光譜都有良好的透光性，紫外線及紅外線范圍內光學高透過率是一般光學玻璃所不具備的，可以作為各種光學設備的棱鏡和透鏡；高溫作業、反應堆窗口；光通訊領域中的光纖和光電器件；利用了其對光的高透射性，加上高溫穩定性和抗熱震性，使其在高溫燈管領域的廣泛應用，如紫外燈、紅外燈、水銀燈、氙氣燈和鹵素燈等的高溫燈管。
　　
　?。?）電學應用中，石英玻璃是極好的絕緣材料，常溫下電阻值（1016Ωm）相當于普通玻璃（1014Ωm）的100倍，適合制造耐高溫的高頻高壓絕緣子。
　　
　　3、石英玻璃的應用領域
 

 

　?。?）半導體（占比約65%）：石英制品是重要的半導體耗材，用于半導體加工全過程。石英玻璃內二氧化硅純度高，化學性質穩定，不與除氫氟酸和磷酸外的任何酸反應，充分滿足半導體制造過程中需要抗高溫、變形性能強、不活潑的材料作為晶圓承載和清洗等容器的要求，被廣泛運用于半導體生產過程。此外，由于石英玻璃折射率低，耐溫性強，能夠滿足掩膜版對于基版材料光學透過率高，熱膨脹率低的要求，是高精度玻璃掩膜版的重要材料。
　　
　?。?）光纖（占比約14%）：石英玻璃材料是生產光纖預制棒和光纖拉絲過程中主要的消耗材料。石英玻璃的折射率極低，吸光系數小并且透光波段范圍寬，而光纖作為以全內反射原理傳輸的光傳導工具，對折射率有極高的要求，因此石英玻璃被大量應用于光纖制造，主要產品有預制棒、爐芯管、石英管等。
　　
　?。?）光學（占比約10%）：石英玻璃構成的部件是光學儀器中的關鍵性元件。透明石英玻璃的光學性能好，折射率低，可以滿足185-3500mμ波段范圍內任意透光波段，因此既可以作為光學儀器的透紫外材料也可以作為透紅外材料，主要產品為制造攝譜儀、紅外照相機、棱鏡以及透鏡。同時，石英玻璃具有很強的熱穩定性，數值在800~1000℃之間，光學石英玻璃還廣泛應用于高空高溫照相，比如：高溫作業窺視窗口、高精度測距儀以及大型天文望遠鏡。
　　
　?。?）光伏（占比約7%）：光伏領域生產加工環節中，石英玻璃制品為硬性耗材。石英玻璃所制造的石英坩堝憑借潔凈、同質和耐高溫的性能，一般作為熔融多晶硅料的盛裝器具，用于后續拉制單晶硅棒/多晶硅錠的過程，是生產過程中的主要耗材。隨著新能源產業的強勁發展，中國光伏產業規模不斷壯大，天然石英產品尤其是石英坩堝產品的市場需求不斷擴大。
　　
　?。?）電光源（占比約4%）：在電光源領域，石英玻璃電光源產品在家居、醫療、交通、娛樂等行業應用廣泛。汽車照明用的氙燈，衛生消毒用的紫外線殺菌燈以及娛樂場所用的金屬鹵化物燈，都采用石英玻璃作為照明器具。
　　
　?。?）軍工：在航空航天領域，石英玻璃制品為宇宙飛船和航天飛機的核心元件。石英玻璃的密度小，抗壓能力強且光學性能好，滿足太空窗口材料濾紫外耐輻射的要求，避免高能射線照射下形成“色心”，被廣泛應用于衛星及宇宙飛船，耐輻照的石英玻璃可以有效控制航天器姿態，高強度抗輻照玻璃蓋片能為宇宙飛船的太陽能電池能源系統提供有效保護，此外，石英玻璃纖維隔熱性能優良，介電性能好，被廣泛用于機載天線罩用復合材料中。
　　
　　4、石英玻璃市場競爭格局
 

　　
　　石英玻璃市場是典型的壟斷市場，石英玻璃質量主要受制備方法和工藝影響，業內領軍企業均保有高技術壁壘。目前全球只有6家石英玻璃制造企業獲得TEL認證，其中四家為海外公司包括邁圖、賀利氏、昆希、東曹，中資企業有菲利華和石英股份。
　　
　　目前，全球高端石英玻璃市場主要由賀利氏、邁圖、東曹、尤尼明、昆希等海外龍頭企業掌握。這些海外龍頭企業歷史悠久，具備獨特的技術優勢，各自有其擅長的領域和市場，產品附加值高、競爭力強，且在長期市場耕耘過程中，積累了較強的上下游產業渠道優勢和產業規模優勢。邁圖在熔融石英行業處于領先地位，主要掌握生產熔融石英的氣煉法和電熔法，占據半導體和光纖市場。賀利氏掌握氣煉法制備石英玻璃技術已有117年，擁有完整的熔融石英預制棒生產-拉絲工藝光纖產業鏈，深耕光纖領域。東曹主營領域為半導體，掌握氫氧焰融、電熔法生產熔融石英玻璃，和火焰水解合成工藝生產合成石英玻璃的技術，在半導體領域具有優勢。昆希是全球唯一掌握等離子技術的企業，在半導體領域具有獨特優勢。
 

　　
　　我國石英玻璃制備技術與國外先進技術水平相比，在高純度、大尺寸石英玻璃制備、熔制設備和節能控制方面還有較大差距。隨著電子信息、航空航天等高科技行業對石英材料需求的增長，國內石英制品行業在工藝水平、設備制造方面均取得大幅提升，期間涌現出菲利華、石英股份、億仕達、凱德石英等一批優秀石英企業。
　　
　　菲利華是國內唯一通過國際三大半導體原產設備商認證的石英材料企業、全球少數幾家具有石英纖維批量生產能力的制造商，也是國內唯一具備特種石英材料資質的供應商。
　　石英股份是全球少數擁有高純石英砂量產的企業，石英制造技術國內領先。
　　
　　億仕達具有大尺寸、方形石英錠及高品質不透明石英制品的生產能力。
　　
　　凱德石英是國內少數能為8、12英寸芯片生產線加工配套石英制品的企業。
　　
　　資料來源：中信建投、申萬宏源