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金屬硅粉:藏在多晶硅背后的成功“配角”
信息來(lái)源:www.buddicart.com    發(fā)布時(shí)間:2021.02.23

工業(yè)革命以來(lái),傳統能源消耗劇增,生態(tài)環(huán)境不斷惡化,因此可再生能源中的代表——光伏產(chǎn)業(yè)迅速成為了關(guān)注焦點(diǎn),直接拉動(dòng)了多晶硅需求的迅猛增長(cháng)。不過(guò)在多晶硅產(chǎn)量暴增的背后,與它一共被生產(chǎn)出來(lái)的副產(chǎn)品金屬硅粉也在默默地發(fā)光發(fā)熱,在其他領(lǐng)域展現出了獨特的優(yōu)勢。

不過(guò)只有部分的多晶硅生產(chǎn)場(chǎng)合才會(huì )出現金屬硅粉副產(chǎn)品,比如說(shuō)流化床法。流化床法是目前制備多晶硅的主要工藝之一,它以硅烷或氯硅烷作為硅源氣、以氫氣作為載氣,將硅烷通入以多晶硅晶種作為流化顆粒的流化床中,使硅烷裂解并在晶種上沉積,從而得到顆粒狀多晶硅。

在反應過(guò)程中,硅烷氣進(jìn)入流化床后迅速分解,一部分發(fā)生異相反應,沉積至硅顆粒表面;另一部分發(fā)生均相反應,生成氣相微核,該微核經(jīng)過(guò)一系列聚合長(cháng)大過(guò)程生成金屬硅粉,在此聚合過(guò)程中還有一定比例粘附到硅顆粒表面,成為顆粒硅產(chǎn)品的一部分。

不過(guò)你別誤以為“金屬硅粉”就是經(jīng)常提到那個(gè)“硅粉”,其實(shí)這兩者天差地別——一般來(lái)說(shuō),我們平時(shí)說(shuō)的硅粉其實(shí)是指微硅粉,學(xué)名“硅灰”,是工業(yè)電爐在高溫熔煉工業(yè)硅及硅鐵的過(guò)程中,隨廢氣逸出的,經(jīng)特殊的捕集裝置收集處理而成的煙塵,由于SiO2含量約占煙塵總量的90%,且顆粒度非常小,故稱(chēng)為硅粉。而金屬硅粉的主要成分就是結晶硅(Si,化學(xué)成分相差很大,價(jià)格也比硅粉高。

金屬硅粉的用途廣泛,可用于有機硅高分子材料、單晶硅、冶金鑄造、冶煉、化工產(chǎn)品、耐火材料、鋁及鋁合金等產(chǎn)品的制造。尤其是向納米尺度轉變時(shí),由于尺寸效應,將賦予硅材料新的特性,使其在陶瓷材料、復合材料、催化材料、光電池以及生物材料等領(lǐng)域都具有巨大的潛在應用前景。

比如說(shuō)將納米金屬硅粉做成納米硅線(xiàn)用在充電鋰電池負極材料里,或者在金屬硅粉表面包覆石墨用作充電鋰電池負極材料,可提高鋰電池的電容量和充放電循環(huán)次數;此外,納米硅粉還可用在耐高溫涂層和耐火材料里。目前,一般市售的金屬硅粉粒徑在20~50μm之間,如果想將其轉換為納米尺寸,可參考一個(gè)研究人員曾做過(guò)的實(shí)驗——在超高溫度下使粗硅粉瞬間蒸發(fā)成為硅蒸汽,硅蒸汽在冷凝下來(lái)后成為納米級別的金屬硅粉。

雖然只是順帶的副產(chǎn)品,但萬(wàn)幸金屬硅粉的光彩并沒(méi)有完全被主產(chǎn)品(顆粒硅)所遮蓋,比起其他副產(chǎn)品可能被拋棄的命運,金屬硅粉憑借著(zhù)自身本事謀得了多個(gè)出路,不得不說(shuō)確實(shí)是個(gè)成功的“配角”啊。




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