金属硅粉的研究现状及发展概况.doc

金属硅粉的研究现状及发展概况金属硅具有优良的物理化学及半导体性质，因此在半导体器件中很快得到应用，并得到飞速发展。如作电力整流器代替以前的直流电源直流发电机等；硅二极管、硅晶体管等装置，都有愈来愈广泛的应用。今后，电子仪器的晶体管化将获得更大发展，必然使硅的消耗、应用更多。现在在军工、宇宙飞行等方面的自动化及遥控设备上无一不用硅晶体管。以单晶硅片做成的太阳能电池可作为电源，还可在军事侦察、监视及追踪设备中用硅为滤光片(红外透镜)，在导弹的自动导向装置中也用硅做红外探测器。因此金属硅的制备逐渐成为有关科学工作者的研究热点，各种制备方法相继问世。1 金属硅的性质因晶体硅的每个硅原子与另外四个硅原子形成共价键，其sisi键长2353,，为正四面体型结构，与金刚石结构相近，所以硅的硬度大，熔点、沸点高；硅的化学性质跟碳、锗、锡和铅的化学性质类似，跟第三族的硼有对角线的关系。常温下硅的化学性质极其稳定，然而在高温融熔状态下，具有较大的化学活性，几乎没有哪一种材料不与熔硅起作用的，即使石英也不能例外；天然硅含有 。si，四si及si三种稳定同位素，主要是 si，含量为922l ，平均原子量为28086。此外，已经发现的硅同位素还有引si等八种放射性同位素。自然界并不存在硅的放射性同位素，都由人工方法合成；纯度很高的单晶硅具有极高的电阻率。2 金属硅及硅粉的用途由于硅具有优异的物理化学及半导体性能(熔点高，硬度大，热稳定性好，禁带宽度大)，因此，在国民经济各部门及国防工业中有着广泛的应用，使用范围及消耗量逐年增加，己广泛应用于冶金、化工、电子工业、宇宙飞船、人造卫星等方面。半导体用硅 卜作电力整流器代替以前的直流电源和硒整流器与真空管；作为检波装置，用硅材料做的齐纳二极管、变容二极管、隧道二极管，可以作为稳压器开关器件、负阻振荡器、放大器等等特殊的用途；电子仪器的晶体管化使硅晶体管在军工、宇宙飞行等方面的自动化及遥控设备上的应用更加广泛；在人造卫星、登月车、宇宙飞船、宇宙站、无人灯塔、无人中继站、携带通讯设备晶体管、收音机等都可以用硅太阳能电池作电源；原子能电池与太阳能电池结构一样，可以把原子堆废料中放出的B射线转变为电能，容量小，效率低，但寿命长，效率在几年内不会降低；应用于放射线强度测定仪和放射线工作实验室；用于无线电器材、计算机和自动化元件上的检波器和高频振荡转换器；固体放大器的无线电波发生器还广泛应用在热敏电阻、光敏电阻、温差电偶、冷却器、半导体铁磁件、铁电体和压电体、由铁气体做成的无线电零件、磁致伸缩超声波发生器及水中探测器、铁电压电器件、计算机中的记忆元件、稳压器与稳流器、传递线的防护、电视器件中的灵敏元件、红外技术上的仪器、遥控和自动化生产仪器中的转换器和发射器、真空技术中的氧化阴极、用于电讯装置中及小能量的供电电源的温差电发生器、致冷器和微恒温器、温差电转换器、化学反应的触媒剂、发光材料等等重要应用。化学工业用硅硅橡胶在医疗、医药及卫生行业的应用可大致归纳为：长期留置于人体内的器官或组织代用品、短期留置人体内的医疗器械、整容医疗器械、药物缓释体系、体外用品等几个方面 J。如：脑积水引流装置、人工指关节、药物缓释材料 J、全硅橡胶植人式腹腔内化疗导管系统、各种医疗(保健)电子仪器的电极板等。耐热涂料用有机硅树脂主要用于高温条件下的表面保护，例如固体火箭发动机壳体防热涂层，喷气式飞机上空气一空气热交换器上使用的有机硅耐热涂层，宇宙飞船上使用的有机硅隔热涂层 等，均要求具有优异的耐热性。有机硅树脂因其具有很好的透光性和耐热性，有望取代现在使用的工程塑料。多孔硅室温下高效、多色的光致、电致发光特点，使其在显示技术和超高速处理技术中的应用有很大潜力。从某种角度来看，多孔硅也可以称为一种新型的生物材料。冶金用硅硅以硅铁(硅铁合金)形式大量应用于冶金工业。“冶金硅”主要用于铝基合金(如作汽车发动机)。冶金工业中用工业硅作脱氧剂除去金属中的氧；作合金剂，提高钢和某些有色金属合金的强度和耐蚀性；铸铁添加剂；制造高硅铁合金，可以大大增强铁对化学试剂的抗腐蚀能力。用这种硅铁制成排水管道，可供化工厂及化学实验室使用；大量用于制造硅钢片，在电器工业上用于制造电动机及变压器等电器的硅钢叠 片。含4硅的硅钢具有很高的导磁性，可用做变压器软芯。硅铁也可以制造耐酸制品。大部分酸都不与含15硅的硅铁作用，但能被盐酸破坏。为使硅铁对盐酸的作用稳定，其中硅量不应少于50。“冶金硅”的其它用途还包括炼钢、高温合金、钢合金和电接触材料等。陶瓷用硅应用硅元素最新发展的另一类材料是陶瓷，它是由分得极细的陶瓷颗粒和熔融硅在2300K高温下结合而成的。它们是耐火材料，有比一般陶