2019年1月3日上午10点26分，嫦娥四号实现了人类探测器首次月背软着陆、首次月背与地球的中继通信，开启了人类月球探测新篇章。嫦娥四号历经26天飞行成功着陆，离不开太阳敏感器（用于航天器轨道控制和姿态控制），而作为太阳敏感器关键材料—中国建材总院石英院研制的耐辐照石英玻璃更是功不可没。
石英玻璃被誉为玻璃材料中的“皇冠”，是一种以SiO2为单组分的玻璃，具有超强的机械力学性能、热性能、光学性能和电学性能。在半导体、光学器件、光通讯、太阳能等行业中，发挥着不可替代的作用。高纯石英砂是目前取代水晶矿，熔炼石英玻璃的主要原材料。
1、石英玻璃分类
根据熔炼工艺的不同，商业化石英玻璃主要分以下四类：
（1）真空气氛下电熔工艺，原料使用高纯石英砂（40目~80目）。羟基含量小（1ppmw~10ppmw），但相对来说，气泡与金属杂质含量高，Al（30ppmw~100ppmw），Na（4ppmw）。商用品名有Infrasil，G.E.105，201，204。
（2）气炼工艺，以氢气或其他含氢燃料与氧气作为能源熔制石英玻璃，原料使用高纯石英砂（100目~200目）。熔炼过程中金属污染少，气泡少，但由于氢氧气氛下，羟基含150ppmw~400ppmw。商用品名有Herasil，Homosil，Optosil，G.E.104。
（3）火焰水解合成石英玻璃（CVD），SiCl4喷入氢氧焰中水解。基本没有金属杂质，但含有偏高的羟基（1000ppmw）和Cl（100ppmw）。商用品名SuprasilS，Spectrosil，Corning7940。
（4）合成石英玻璃（PCVD），无水的等离子焰中水解SiCl4。与第三种类似但羟基只有0.4ppmw，Cl为200ppmw。商用品名SuprasilW，SpectrosilWF，Corning7943。
2、石英玻璃的特性
（1）热学性能方面，石英玻璃的耐高温变形、抗热振性能好。其软化点（1665℃）与铂的熔点接近；平均线膨胀系数很低（α=5.4×10-7/℃），仅仅为普通玻璃的1/10~1/20，就是在高温下迅速投入冷水中，也不会碎裂。
（2）化学性能方面，石英玻璃极不活泼，是良好的耐酸材料（氢氟酸除外），甚至在高温下也不与酸反应。特别适合做高温耐酸燃烧、冷却装置及酸性化学品的制备和储藏装置以及各种化学实验玻璃器皿。
（3）光学性能方面，其对整个光谱都有良好的透光性，紫外线及红外线范围内光学高透过率是一般光学玻璃所不具备的，可以作为各种光学设备的棱镜和透镜；高温作业、反应堆窗口；光通讯领域中的光纤和光电器件；利用了其对光的高透射性，加上高温稳定性和抗热震性，使其在高温灯管领域的广泛应用，如紫外灯、红外灯、水银灯、氙气灯和卤素灯等的高温灯管。
（4）电学应用中，石英玻璃是极好的绝缘材料，常温下电阻值（1016Ωm）相当于普通玻璃（1014Ωm）的100倍，适合制造耐高温的高频高压绝缘子。
3、石英玻璃的应用领域
（1）半导体（占比约65%）：石英制品是重要的半导体耗材，用于半导体加工全过程。石英玻璃内二氧化硅纯度高，化学性质稳定，不与除氢氟酸和磷酸外的任何酸反应，充分满足半导体制造过程中需要抗高温、变形性能强、不活泼的材料作为晶圆承载和清洗等容器的要求，被广泛运用于半导体生产过程。此外，由于石英玻璃折射率低，耐温性强，能够满足掩膜版对于基版材料光学透过率高，热膨胀率低的要求，是高精度玻璃掩膜版的重要材料。
（2）光纤（占比约14%）：石英玻璃材料是生产光纤预制棒和光纤拉丝过程中主要的消耗材料。石英玻璃的折射率极低，吸光系数小并且透光波段范围宽，而光纤作为以全内反射原理传输的光传导工具，对折射率有极高的要求，因此石英玻璃被大量应用于光纤制造，主要产品有预制棒、炉芯管、石英管等。
（3）光学（占比约10%）：石英玻璃构成的部件是光学仪器中的关键性元件。透明石英玻璃的光学性能好，折射率低，可以满足185-3500mμ波段范围内任意透光波段，因此既可以作为光学仪器的透紫外材料也可以作为透红外材料，主要产品为制造摄谱仪、红外照相机、棱镜以及透镜。同时，石英玻璃具有很强的热稳定性，数值在800~1000℃之间，光学石英玻璃还广泛应用于高空高温照相，比如：高温作业窥视窗口、高精度测距仪以及大型天文望远镜。
（4）光伏（占比约7%）：光伏领域生产加工环节中，石英玻璃制品为硬性耗材。石英玻璃所制造的石英坩埚凭借洁净、同质和耐高温的性能，一般作为熔融多晶硅料的盛装器具，用于后续拉制单晶硅棒/多晶硅锭的过程，是生产过程中的主要耗材。随着新能源产业的强劲发展，中国光伏产业规模不断壮大，天然石英产品尤其是石英坩埚产品的市场需求不断扩大。
（5）电光源（占比约4%）：在电光源领域，石英玻璃电光源产品在家居、医疗、交通、娱乐等行业应用广泛。汽车照明用的氙灯，卫生消毒用的紫外线杀菌灯以及娱乐场所用的金属卤化物灯，都采用石英玻璃作为照明器具。
（6）军工：在航空航天领域，石英玻璃制品为宇宙飞船和航天飞机的核心元件。石英玻璃的密度小，抗压能力强且光学性能好，满足太空窗口材料滤紫外耐辐射的要求，避免高能射线照射下形成“色心”，被广泛应用于卫星及宇宙飞船，耐辐照的石英玻璃可以有效控制航天器姿态，高强度抗辐照玻璃盖片能为宇宙飞船的太阳能电池能源系统提供有效保护，此外，石英玻璃纤维隔热性能优良，介电性能好，被广泛用于机载天线罩用复合材料中。
4、石英玻璃市场竞争格局
石英玻璃市场是典型的垄断市场，石英玻璃质量主要受制备方法和工艺影响，业内领军企业均保有高技术壁垒。目前全球只有6家石英玻璃制造企业获得TEL认证，其中四家为海外公司包括迈图、贺利氏、昆希、东曹，中资企业有菲利华和石英股份。
目前，全球高端石英玻璃市场主要由贺利氏、迈图、东曹、尤尼明、昆希等海外龙头企业掌握。这些海外龙头企业历史悠久，具备独特的技术优势，各自有其擅长的领域和市场，产品附加值高、竞争力强，且在长期市场耕耘过程中，积累了较强的上下游产业渠道优势和产业规模优势。迈图在熔融石英行业处于领先地位，主要掌握生产熔融石英的气炼法和电熔法，占据半导体和光纤市场。贺利氏掌握气炼法制备石英玻璃技术已有117年，拥有完整的熔融石英预制棒生产-拉丝工艺光纤产业链，深耕光纤领域。东曹主营领域为半导体，掌握氢氧焰融、电熔法生产熔融石英玻璃，和火焰水解合成工艺生产合成石英玻璃的技术，在半导体领域具有优势。昆希是全球唯一掌握等离子技术的企业，在半导体领域具有独特优势。
我国石英玻璃制备技术与国外先进技术水平相比，在高纯度、大尺寸石英玻璃制备、熔制设备和节能控制方面还有较大差距。随着电子信息、航空航天等高科技行业对石英材料需求的增长，国内石英制品行业在工艺水平、设备制造方面均取得大幅提升，期间涌现出菲利华、石英股份、亿仕达、凯德石英等一批优秀石英企业。
菲利华是国内唯一通过国际三大半导体原产设备商认证的石英材料企业、全球少数几家具有石英纤维批量生产能力的制造商，也是国内唯一具备特种石英材料资质的供应商。
石英股份是全球少数拥有高纯石英砂量产的企业，石英制造技术国内领先。
亿仕达具有大尺寸、方形石英锭及高品质不透明石英制品的生产能力。
凯德石英是国内少数能为8、12英寸芯片生产线加工配套石英制品的企业。
资料来源：中信建投、申万宏源
