二氧化硅密度是多少(二氧化硅密度计算)
硅是极为常见的一种元素,然而它极少以单质的形式在自然界出现,而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式,广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。硅在宇宙中的储量排在第八位。在地壳中,它是第二丰富的元素,构成地壳总质量的26.5%,仅次于第一位的氧(49.3%)。在路边随手捡起一块石头,里面就含有相当量的硅。可惜的是,这种硅并非单质硅,而是与氧及其他元素结合在一起而存在的。但是改良西门子法就能将顽石中的硅提纯到99.999999999%(11个9),再拉制成单晶硅,用于集成电路芯片制作,可称为“点石成金,化腐朽为神奇”。
沧海一粟
硅的发展史
1787年,拉瓦锡首次发现硅存在于岩石中。
1800年,戴维将其错认为一种化合物。
1811年盖-吕萨克和泰纳尔(Thenard, Louis Jacques)加热钾和四氟化硅得到不纯的无定形硅,根据拉丁文silex(燧石)命名为silicon。
1811年,Gay-Lussac和Thenard以矽(硅)的四氟化物与碱土金属反应,发现在反应当中生成赤褐色的化合物(可能是含不纯物无定形的矽)。
1823年,硅首次作为一种元素被永斯·雅各布·贝采利乌斯发现,并于一年后提炼出了无定形硅,其方法与盖-吕萨克使用的方法大致相同。他随后还用反复清洗的方法将单质硅提纯。
1823年,Berzelius以氧化矽(硅)的粉末,加以铁,碳的混和物在高温下加热,得到矽(硅)化铁。但是为了抽取纯的矽(硅),他使用矽(硅)-氟-钙的化合物,干烧之后得到的固体,加水分解得到纯的矽(硅)。
发现硅的荣誉归属于瑞典化学家J?ns Jacob Berzelius,在斯德哥尔摩(瑞典首都)于1824年,他通过加热氟硅酸钾和钾获取了硅。这个产物被硅酸钾污染,但他把它放在水中搅拌,会与之反应,因此得到了相对纯净的硅粉末。
1824年永斯·雅各布·贝采利乌斯用同样的方法,但经过反复洗涤除去其中的氟硅酸,得到纯无定形硅。
结晶性的矽则到了1854年才被提炼出来。矽(硅)的拉丁文是silicium,意为"坚硬之石"。
1854年H·S·C·德维尔第一次制得晶态硅。
硅名称的由来:英文silicon,来自拉丁文的silex,silicis,意思为燧石(火石)。 民国初期,学者原将此元素译为“硅”而令其读为xi。然而在当时的时空下,由于拼音方案尚未推广普及,一般大众多误读为gui。由于化学元素译词除中国原有命名者,多用音译,化学学会注意到此问题,于是又创“矽”字避免误读。中国台湾沿用“矽”字至今。中国大陆在1953年2月,中国科学院召开了一次全国性的化学物质命名扩大座谈会,有学者以“矽”与另外的化学元素“锡”和“硒”同音易混淆为由,通过并公布改回原名字“硅”并读“gui”,但并未意识到其实“硅”字本亦应读xi音。有趣的是,矽肺与矽钢片等词汇至今仍用矽字。在香港,两用法皆有,但“矽”较通用。
晶体管
作为重要的半导体材料
自1947年12月23日,由美国的巴丁、布拉顿、肖克莱三位科学家合作利用半导体材料锗制成了世界上第一个双极结型晶体管时算起,硅就成为微电子产业最重要的半导体材料。直到今天,硅元器件仍占据90%以上的半导体器件市场。
有人认为,硅为代表的半导体时代使人类跨入当代社会。随着科学技术的发展,特别是材料科学的进步,昔日的黄沙已能“点石成金”,成为高新技术中不可或缺的新宠。二氧化硅(SiO2)具有密度低、不吸潮、光学性能稳定、耐酸碱腐蚀、硬度高、热X系数低、介电常数低、高绝缘特性、耐热性好、导热性好、环境友好、对芯片无污染等特性,除了传统用途之外,在环氧塑封料(EMC)、石英坩埚、光导纤维、高温多晶硅(HTPS)液晶显示器、化学抛光(CMP)磨料等方面具有不可替代的用途。
随着全球信息科技的不断发展,全球硅材料需求增长迅猛,主要用来制作半导体材料、太阳能电池、各种集成电路、金属陶瓷、军事武器、光导纤维通信、性能优异的硅有机化合物等广泛应用于航空航天、电子电气、建筑、运输、化工、纺织、食品、轻工、医疗、农业等行业。特别是近几年,随着太阳能光伏、汽车、建筑工程、电子信息几个行业的加速发展,也使得硅产品经历了从供不应求到产能过剩的巨变。
硅片
中国硅工业的发展
中国工业硅的发展始于1957年,在苏X助下于辽宁建成投产,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,先后在多个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。这一成果使我国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。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。
硅的用途及应用领域
硅的有机化合物,将硅优良的无机性能与有机材料性能相结合,使有机硅化合物别具一格,开辟了新的领域。其具备了表面张力低、粘温系数小、压缩性高、气体渗透性高等基本性质,并具有耐高低温、电气绝缘、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、憎水、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性等优异特性,主要应用于密封、粘合、X、涂层、表面活性、脱模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等。随着有机硅数量和品种的持续增长,应用领域不断拓宽,有机硅已经成为化工新材料界独树一帜的重要产品X,许多有机硅品种是其他化学品无法替代而又必不可少的。
有机硅材料按其形态的不同可分为:硅烷偶联剂(有机硅化学试剂)、高温硫化硅橡胶、液体硅橡胶、硅油(硅脂、硅乳液、硅表面活性剂)、硅树脂、复合物等。如有机塑料可以做成性能优良的防水布料,地铁四壁喷涂有机硅可以解决渗水问题,古文物、雕塑等外表涂层也是有机硅化合物。硅油可做成一种很好的X剂。硅橡胶可以作为绝缘材料,也可作为医用高分子材料,受我国纺织、电子、医疗、日化等终端行业分布、需求影响,硅橡胶在有机硅下游产品中占据了半壁江山。