[發明專利]一種石英玻璃冷連接方法

在審

• 申請號: 201811439054.2
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109704600A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 索爾沃托瑞·格拉索;胡春峰;朱德貴;柯道瑤
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: C03C27/10
• 分類號: C03C27/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種石英玻璃冷連接方法，包括以下步驟：步驟1：在兩片石英玻璃之間滴加NaOH溶液后放入模具；步驟2：將步驟1的模具放入冷等靜壓機中實現鍵合；步驟3：將經過冷等靜壓機處理的石英玻璃加熱，加熱溫度不超過80℃。本發明與傳統的石英玻璃圓片鍵合技術相比，具有更好的力學性能，更低的實驗溫度，可滿足節能環保的需求。

技術領域

本發明涉及石英玻璃技術領域，具體涉及一種石英玻璃冷連接方法。

背景技術

石英玻璃是一種只含二氧化硅的非晶態材料，其微觀結構是由二氧化硅四面體結構單元組成的網狀結構。因為Si-O化學鍵的鍵能很高，結構也很緊密，所以石英玻璃具有非常好的力學性能。石英玻璃具有較低的熱膨脹系數，高的耐溫性(1100-1200℃)，極好的化學穩定性，對除氫氟酸、熱磷酸以外的酸具有良好的耐腐蝕性；同時，它具有優良的電絕緣性、低而穩定的超聲延遲性能、最佳的透紫外光譜性能以及透可見光及近紅外光譜性能。因此，石英玻璃是近代尖端技術中空間技術、原子能工業、國防裝備、自動化系統，以及半導體、冶金、化工、電光源、通訊、輕工、建材等工業中不可缺少的優良材料之一。

雖然至今還沒有實現SiO₂-SiO₂的鍵合，但是已經實現了Si-Si鍵合，但都是在高溫條件下進行的。專利CN87108314提供了一種硅片鍵合方法，首先將兩塊硅片進行拋光處理，采用等離子體對硅片表面進行激活，然后將硅片浸入酸、堿表面活性劑溶液中，使硅片表面親水；將硅片進行清洗、吹干，再把硅片面對面地裝入夾具中夾緊，在200-500℃下加熱30-60min；最后把初步鍵合的硅片去掉夾具，在1000-2000℃高溫下恒溫30-60min，實現擴散鍵合。專利CN1086926A提供了一種硅片直接鍵合的方法，將經過鏡面拋光的硅片在H₂SO₄和H₂O₂混合液中處理，再在稀HF溶液中腐蝕，用去離子水沖干凈并在室溫下干燥后即可重疊，重疊后的硅片快速投入高溫爐(980-1050℃)中進行熱處理，然后緩慢降溫即可實現硅片的直接鍵合。這兩種鍵合方法操作復雜、過程繁瑣、需要使用大量的化學藥品，并且都需要經過高溫加熱處理。

發明內容

本發明提供一種石英玻璃冷連接方法，實現了SiO₂-SiO₂的連接，且操作簡單，所需要的化學試劑少，并且在低溫下就實現石英玻璃的鍵合，滿足節能環保的需求，克服了現有技術中的問題。

本發明采用的技術方案如下所述：

一種石英玻璃冷連接方法，包括以下步驟：

步驟1：在兩片石英玻璃之間滴加NaOH溶液后放入模具；以NaOH溶液為溶劑，使石英玻璃表面與NaOH溶液充分接觸；

步驟2：將步驟1的模具放入冷等靜壓機中實現鍵合；在壓力的作用下，SiO2分子溶解于NaOH溶液中，開始反應并產生分子間重排；

步驟3：將經過冷等靜壓機處理的石英玻璃加熱，加熱溫度不超過80℃。升高溫度可以加快分子間的運動，從而加快反應，使反應更加完全，達到最終化學鍵合的目的。

作為一種優選技術方案，上述石英玻璃為純度為99.99％的石英玻璃片，并將石英玻璃片進行預處理，預處理為在酒精中超聲清洗。

作為一種優選技術方案，NaOH溶液的濃度為2mol/L～12mol/L。

作為一種優選技術方案，冷等靜壓機中壓力為200-600MPa，保壓時間為10-30min，保壓溫度為室溫。

作為一種優選技術方案，還包括以下步驟：加熱溫度為50-80℃，加熱時間為24小時。

本發明與現有技術相比的有益效果是：