澳门新濠天地娱乐_澳门新濠天地官网_澳门新濠天地官网网址

澳门新濠天地娱乐_澳门新濠天地官网_澳门新濠天地官网网址

欢迎来到澳门新濠天地娱乐官方网站!

硅元素了解:“硅”不一定都在谷里!

文章出处:澳门新濠天地娱乐 人气:-发表时间:2019-07-08

  硅是一种化学元素,英文名称Silicon,化学符号是Si,旧称矽,原子序数14,相对原子质量28.0855,密度2.4g/cm?,熔点1414℃,沸点2355℃ ,元素周期表上IVA族的类金属元素。硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体,晶体硅为钢灰色,无定形硅为黑色,晶体硅属于原子晶体,硬而有 光泽,有半导体性质。硅的化学性质比较活泼,在高温下能与氧气等多种元素化合,不溶于水、硝酸和yan酸,溶于氢氟suan和碱液。它是地壳中 含量仅次于氧的元素。硅土(又称二氧化硅)是一类硅酸盐矿物,也是沙、石英岩以及花岗岩的主要成分。

5523gesef.jpg

  硅在自然界中分布极广,一般很少以单质的形式出现,主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在,地壳中约含27.6%,是地壳中仅次于氧的第二丰富元 素。主要用来制作高纯半导体、耐高温材料、光导纤维通信材料、有机硅化合物、合金等,被广泛应用于航空航天、电子电气、建筑、运输、能 源、化工、纺织、食品、轻工、医疗、农业等行业。


  国外专家Mietek Jaroniec表述了硅是如何深刻地影响着澳门新濠天地官网生活的方方面面,无论是在各种材料中与其他元素化合的硅,还是用来制作电子器件 的高纯硅,又或者是更新形式的‘黑硅’。


  硅,是地壳中含量仅次于氧的元素。硅土(又称二氧化硅)是一类硅酸盐矿物,也是沙、石英岩以及花岗岩的主要成分;尽管大约75%的地球都由 硅土组成,但硅单质在自然界中却很少见且直到19世纪才为人所知。其实,不纯的非晶形硅可能最早在1811年便由Gay-Lussac和Thenard通过加热 钾和四氟化硅得到,然而,说起硅元素,人们还是会将其发现归功于Berzelius,因为是他在1824年将通过上述方法所得的硅进一步润洗提纯而得 到了纯硅。如今已经可以利用电炉加热硅土与碳的混合物至远远高于硅熔点(1,414 °C)的温度(1,900-2,350 °C)来实现硅的大规模生产。


  硅谷:激光照射过的硅表面扫描电子电镜图像(插图)与美国犹他州布莱斯峡谷国家公园一角非常相似。

1124ds.jpg

  据美国地质调查所指出,截至2007年,全世界包括合成硅在内的纯硅存储量已经超过了50万吨,这足以显示其对当今科技的重要性。其中超过90% 的硅用来制造含硅化学品及合金。比如常用于汽车行业富铝合金,以及被广泛用作润滑油、树脂、橡胶或者密封胶的硅脂(特征为含有硅氧键和 硅碳键)。而以沙子形式存在的二氧化硅则是玻璃和混凝土这些最常用的材料的基础原料。气凝胶,由于其体积的90%都被孔洞所占据,属于极轻 的二氧化硅形式,因此是非常有效的绝缘材料。


  这些应用固然非常重要,但硅对当今科技和生活方式产生的最深刻的影响却要归于其整体储量中的一小部分(约5%),即用于包括电脑芯片、功 率晶体管、太阳能电池以及液晶显示器和半导体探测器等各种电子器件中的高纯硅。而硅集成电路的微型化也使得微电子学有了长足的进步,这 一领域正在进一步向纳电子学进军。另外多孔硅由于其发光特性以及巨大的表面积也促进了一系列传感器的发展。微电子器件所需要的高纯硅的 制备过程较为繁琐,通常涉及到由粗金属硅到氯硅烷的转变(含有硅氯键的化合物),经过分离提纯后由氢还原成多晶硅,再制成硅晶圆(光滑 的薄盘)。


  硅化学的丰富多彩令人惊叹,且这一领域还在不断涌现出新的发现。尽管1克沙粒的表面积非常小,但相同质量、拥有可及纳米级(约3 nm)孔隙的硅胶粒子,其内表面积可以轻易超过1000平方米(大约一个奥林匹克游泳池的表面积)。这种具有有序纳米孔隙的颗粒是在表面活性剂模板存 在的条件下合成的,这一合成策略为纳米材料的发展提供了无限可能,比如纳米多孔硅胶颗粒可以用于催化、分离、环境清理、药物释放以及纳 米科技等各领域。

2233fa.jpg

  提及硅胶制品,就不得不来谈一谈由各种海洋生物大规模生产的、具有纳米级精度的氧化硅材料。对大自然中的 “生物硅化作用”的理解,将会为新 型硅基材料的环境友好合成提供无限潜能,并将最终促使生物传感器、生物催化以及现在被称为“硅生物技术”的生物分子工程学的发展。


  另一惊人而具有科技前景的发现体现了揭示微纳结构的重要性。1998年,哈佛大学的Mazur团队报道了利用飞秒激光脉冲在含硫气体存在情况下照 射硅晶片会使其光滑表面变成一个尖峰林立的微观森林,与美国犹他州布莱斯峡谷国家公园非常相似(如图)。通常,硅表面会将大部分光反射 ,但“黑硅”却通过将可见光捕获在尖峰之间而大大增强了对可见的吸收性能,这使其在太阳能电池中的应用更有前景。黑硅也可以吸收波长为 2500 nm的红外辐射,因此,黑硅在光电中全新的应用也非常值得期待。这一事例说明,尽管硅发现已有200年,至今仍可以使澳门新濠天地官网惊叹。

5535gr.jpg

  还有一些科学家指出,氧元素可能是地球内部的主要组成部分。先前一个国际研究小组使用地震数据、实验室数据和理论计算证明地球内部存在氧元素。结果表明,氧元素占外核质量的3.7%。


  此外,该研究团队还指出,外核还含有1.9%的硅元素,但并无碳或硫元素。


  很明显,有关地核的轻元素还需要更深入的研究。


  尽管无法对地核直接进行研究,但科学家能从侧面去了解地核的组成,这也能进一步促进澳门新濠天地官网对地球形成的理解。




  我国硅行业发展历程:

  我国工业硅的发展始于1957年,在当时苏联帮助下在辽宁建成投产了采用单相双电极炉的第一个生产单位。1960年以后,我国开始自行设计建设 单相和三相电极工业硅炉。从上世纪60年代初至70年代末,先后在辽宁、河北、江苏、上海、天津、河南、青海、贵州等省区建成投产了十几个 生产单位,形成了近2万t/a的生产能力。这一阶段,我国的工业硅生产处于国内自产自用,能够达到自给自足的状态。


  1980年以后,我国的工业硅开始出口,随着出口量的迅速增加,生产企业数量迅速增涨。到80年代末,我国的工业硅企业达到约300家。1989年的 政治风波,使我国的工业硅生产遭受一次重大挫折,之后的几年,我国的工业硅企业关停或转产了一半以上。上世纪90年代中期,世界工业硅出 现了短暂的供不应求,价格上扬,我国的工业硅企业又有一些恢复生产,还有一些单位新建或增建了工业硅炉。90年代后期,受国际市场工业硅 价格下滑和亚洲金属危机等因素影响,我国东北、华北、西北、华东等地区的一些工业硅企业又有一批停产或转产,同时在电力供应充足,且电 价较低的贵州、云南、四川等省区又新建了一批工业硅企业。

  进入21世纪以来,随着我国各地区能源和原材料供应状况和价格的不断变化,不适合继续生产的企业被迫关停,而具有能源等供应优势地区的新 建工业硅企业的建设,仍在不断进行着。2004年以来,国家对一些资源性产品行业出台了一系列宏观调控政策,工业硅行业是被国家宏观调控的 行业之一。近几年来工业硅企业又面临着新的考验和抉择。1957年至今,经过50多年的发展,我国建成投产的工业硅企业达到600家以上,目前仍 在生产的企业有200家以上,拥有生产能力达到200万t/a以上,实际年产量早已超过100万t。


此文关键词:硅,硅元素,硅胶,硅胶制品,有机硅

Copyright © 2019 澳门新濠天地娱乐 备案号:粤ICP备12040730号

返回顶部