熔融石英即Fused silica，是氧化硅（石英，硅石）的非晶态（玻璃态）。它是典型的玻璃，其原子结构长程无序。它通过三维结构交叉链接提供其高使用温度和低热膨胀系数，也称为合成熔融石英。
它与传统玻璃的区别在于不含其他成分，通常将其添加到玻璃中以降低熔融温度。因此，熔融石英具有较高的工作和熔融温度。
熔融石英具有极低的热膨胀系数，这意味着在温度急剧变化时，它的体积变化非常小，具有很强的抗热冲击能力，非常适合高温应用。它还具有极低的线膨胀系数0.54×10-6℃-1（0～1000℃），良好的抗热震性且耐火度很高，热导率低和极好的抗侵蚀性能；具有耐火、耐磨、耐高温、线膨胀系数小等特点。因而被用于陶瓷窑具，炼钢工业的浸入式水口、钢包袖砖等部位；也广泛应用于精密铸造、砂轮磨料、高级玻璃制品等方面。
熔融石英的生产方法生产熔融石英有两种不同的方法。一种是以高纯度石英或其他含有二氧化硅的矿物为原料，利用各种热源熔凝而成。这种材料类别被称为天然熔融石英。另一种被称为合成熔融石英，其采用气态含硅化学物质（如 SiCl4），在氧气的作用下燃烧形成二氧化硅。天然熔融石英电熔法：电熔是制造石英玻璃最常用的熔融工艺，一般分为两种。
连续电熔
在这种连续工艺中，石英砂被倒入一个垂直熔炉的顶部，该熔炉由一个耐高温金属坩埚组成，坩埚周围装有各种电加热元件。内部保持在中性或弱还原的环境中，以防止二氧化硅与耐高温金属发生反应。熔化的材料从坩埚底部的孔口流出，并被塑型成棒状、管状、板状或其他不同尺寸的产品。
分批投料式电熔
在分批投料工艺中，大量原材料被放置在一个具有耐高温内衬的真空室中，真空室中也包含加热元件。虽然这种方法在历史上最初被用于生产大型单件材料，但也可用于生产小得多的准精密成型材料。
火焰电熔法
历史上，第一种生产熔融石英的方法便是在火焰中小规模熔炼石英晶体。早在100多年前，贺利氏化学家 Richard Küch 首先开始在氢/氧（H2/O2）火焰中熔炼石英晶体。从那时起，贺利氏便一直采用这种工艺进行石英玻璃的工业化生产。
如今，焰熔石英都采用这种连续生产工艺进行大规模生产，在这种工艺中，高度精炼的石英砂被送入高温火焰中，并沉积在耐高温材料内衬的熔池中的熔体表面。粘稠的熔体通过罐底的模具缓慢流出，凝固成模具确定的形状。通过这种方法，可以生产出所需剖面（圆形、矩形或空心）的透明石英玻璃锭，石英锭按照间隔切断，然后取出进行进一步加工。
合成熔融石英
在这一过程中，含硅前驱物（如四氯化硅；STC）在含氧气氛中燃烧，以形成二氧化硅纳米颗粒，也称为烟尘。由于前驱物是专门生产和提炼的，因此纯度极高，所以生产出的合成熔融石英的金属杂质含量极低。
由于生产过程涉及化学品蒸汽（含硅前驱物），因此被称为化学气相沉积（CVD）。目前有两种化学气相沉积工艺，一种是将沉积的纳米颗粒直接熔炼成浓缩的熔融石英层，另一种是将烟尘积聚起来，在第二道加工步骤中将其凝结成透明熔融石英（这道工序称为玻璃化）。
一步法生产合成熔融石英
化学气相沉积（CVD）
为了生产光纤芯棒，需要在熔融石英管内沉积具有确定折射率的熔融石英。化学物质通过载气进入管道。生成烟尘的反应由热源触发。目前可采用不同的热源，它们也让 CVD 工艺的风格有所不同。热源可以是焰式（MCVD）、炉式（FCVD）或等离子体式（PCVD）。所有未反应完的气体都在洗涤器中进行处理。
等离子体外部沉积 (POD)
该工艺使用等离子体热源来“灼烧”化学前驱物，并在旋转靶材上沉积薄玻璃层。靶材可以是一个管件或一个实心棒，不一定是圆形。由于等离子体的高温性，这种工艺最适合生产掺氟熔融石英。二氧化硅中可达到的最大氟含量是沉积温度的函数。氟的最大含量还存在局限性，因为氟也会蚀刻掉熔融石英。气体中氟含量越高，沉积速度越慢。
等离子体外部沉积通常用于生产高掺氟二氧化硅，其折射率低于未掺氟的熔融石英。光纤正需要这种折射率差异。现有产品为高掺氟管材和棒材，但贺利氏 同样提供此服务。
两步法生产合成熔融石英
在此过程中，烟尘沉积在旋转的诱导棒上（外部气相沉积；OVD）或向上拉动的棒的末端（蒸汽轴沉积；VAD）。烟尘积聚后形成多孔体，其密度小于熔融石英的25%。然后，在连续步骤中将这种多孔体玻璃化为透明的熔融石英。
由于其表面积很大，因此很容易在多孔煤烟体上进行掺杂。在光纤行业，在烟尘体玻璃化之前的脱水步骤中，氢会被氯取代。
熔融石英的应用
电光源行业
电光源将电能转化为光能，在日常照明、工农业生产、国防和科研等方面被广泛应用，在电光源行业中如紫外线灯等杀菌灯、卤素灯，许多光源都需要有良好耐高温性熔融石英作原材料，其中杀菌灯被广泛应用于饮食行业和医疗卫生行业。
光纤行业
目前很多光纤级石英制品、石基管都以高纯熔融石英为原材料，熔融石英也是光纤预制棒的重要加工材料。熔融石英不仅是光纤预制棒的重要基础材料，而且光纤生产的全过程也离不开熔融石英制品，好的原材料是生产质量稳定的光纤产品的保障。高纯熔融石英基管作为MCVD、PCVD及其衍生工艺技术中的重要原材料，尺寸和纯度都有严格要求，比如说新层的沉积基管，要求为光导级。目前，虽然我国的部分光纤用石英玻璃制品已达到一定水平，但是仍缺乏高纯度、高精度的石英玻璃基管、外套管等尖端产品。
电子信息、半导体行业
半导体行业对材料的低热膨胀性、耐高温性使熔融石英被广泛应用。随着我国电子信息、半导体、集成电路行业的迅速发展，熔融石英制造业迅速崛起。如在对单晶硅片进行掺杂、扩散、氧化、退火等关键工序使用的熔融石英扩散管；硅片外延工序使用的石英钟罩；硅片酸洗和超声波清洗工序使用的支架；控制单晶硅工序中使用的石英坩埚等。
光学工业、航空航天
熔融石英良好的透光性、耐高温性等使其广泛应用在精密测量仪器的镜片上，如天文望远镜、X射线衍射仪等设备都有使用；还包括烧窖炉等玻璃观察窗及激光设备等。在航空飞船和航天飞机中有很多组件也采用熔融石英为基料。
其他行业
超声信号在熔融石英中的传播速度比金属小，延迟温度系数低，可作为超声延迟玻璃应用在雷达上；熔融石英具有耐酸、耐高温、化学纯度高等特性，是生产化工设备的理想材料，实验室精馏水制取采用的就是石英玻璃精馏塔；熔融石英在冶炼行业中是必不可少的材料。熔融石英可以抵御300℃的温差，用于生产工业密炉的高温观察窗；熔融石英化学稳定性好、热膨胀系数低，可用来制造精密仪器，如干涉仪、波长表、陀螺仪、重力仪等高精仪器。
来源：弘璨石英
