سیلیکون چیست؟
سیلیکون یا سیلیسیم (Si) یکی از فراوان‌ترین عناصر در کره زمین است و عنصر مهمی برای دنیای ما میباشد. این عنصر نیمه رسانا میباشد و در صنایع الکترونیکی بسیار کاربرد دارد. در این مقاله،میخواهیم کاربدهای اصلی این عنصر را بشناسیم. با ما همراه باشید.
تاریخچه کشف سیلیکون
بیایید کمی به عقب برگردیم و برسی کنیم چطور انسان با این عنصر آشنا شد. در سال ۱۸۲۴، یونس یاکوب برزلیوس، شیمیدان سوئدی، توانست سیلیکون را کشف کند. او پتاسیم با فلوئوروسیلیکات پتاسیم را حرارت داد و توانست مولکولهای آنها را جدا کند. در آن زمان بشر نمیدانست به چه دست آورد مهمی دست پیدا کرده است و شاید به اندازه کافی از این شیمی دان برجسته تقدیر نشد. اما الان در دنیای مدرن یکی از مهمترین عناصر طبیعت است.
ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی سیلیکون چیست؟
سیلیکون یک عنصری نیمه‌فلزی و نیمه هادی است.
عدد اتمی آن 14 ۱۴ است. این عنصر در دمای اتاق حالت جامد دارد و رنگ خاکستری دارد. دمایی که ذوب میشود 1400 درجمه میباشد و این یکی از خصوصیات خوب آن است که در صنایع فایده های زیادی دارد.
از ویژگی‌های منحصر به فرد سیلیکون می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- هدایت الکتریکی نیمه‌رسانا
- مقاومت در برابر اکسیداسیون یا همان زنگ زدگی
- قابلیت تشکیل پیوندهای قوی با اکسیژن
- پایداری شیمیایی بالا
کاربردهای سیلیکون در صنعت الکترونیک
مهمترین کاربرد سیلیکون در صنعت نیمه‌رساناها است. تراشه‌های کامپیوتری، مثل پردازنده ها و غیره از این عنصر بهره میبرند. در امریکا شهری وجود دارد به نام سیلیکون ولی که شرکت های فناوری بزرگ دنیا مانند گوگل و فیسبوک و غیره در آنجا قرار دارند. این شهر نام خود را از همین عنصر گرفته است. سیلیکون در کالیفرنیا آمریکا قرار دارد.
در تولید سلول های خورشیدی که انرژی خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل میکنند از سیلیکون استفاده میشود.
سیلیکون در طبیعت هم وجود دارد؟
سیلیکون پس از اکسیژن، دومین عنصر فراوان در پوسته زمین است.شاید پیش خودتان بپرسید که چطور تاحالا با آن برخورد نکردید و یا در طبیعت ندیده اید. این عنصر معمولاً به صورت ترکیب با اکسیژن (سیلیکا) وجود دارد. شن، ماسه و کوارتز نمونه‌های معروف ترکیبات سیلیکون هستند. فکر کنم همه شما ترکیبات این محصول را دیده اید.
مراحل تولید سیلیکون و پلیمرهای سیلیکونی
سیلیکون خالص با درجه خلوص ۹۶ تا ۹۹ درصد از طریق یک فرآیند کاهشی تولید میشود. ماسه را همراه با کُک بسیار خالص در یک کوره قوس الکتریکی حرارت می‌دهند. برای جلوگیری از تشکیل سیلیکون کاربید (SiC)، مقدار اضافی SiO2 اضافه میکنند. این واکنش‌ها به صورت زیر انجام می‌شوند:
SiO2 + 2C → Si + 2CO
2SiC + SiO2 → 3Si + 2CO
سپس مقدار کمی آهن، گوگرد و فسفر نیز اضافه میکنند که باعث تولید فروسیلیکون میشود. فروسیلیکون یک آلیاژ مهم صنعتی است که از ترکیب آهن و سیلیکون با نسبت‌های متفاوت ساخته میشود و حدود ۸۰ درصد تولید جهانی سیلیکون را شامل میشود.
روش دیگر تولید سیلیکون، روش آلومینوترمال است که طی آن دی‌اکسید سیلیکون با آلومینیوم واکنش می‌دهد:
3SiO2 + 4Al → 3Si + 2Al2O3
برای افزایش خلوص سیلیکون، پودر آن را با آب شستشو می‌دهند. این کار خلوص را به ۹۸.۵ درصد می‌رساند که برای کاربردهای شیمیایی مناسب است. البته برای استفاده در صنعت نیمه‌هادی‌ها، خلوص بالاتری مورد نیاز است که از طریق کاهش سیلیکون تتراکلرید یا تری‌کلروسیلان (HCl3Si) و سپس تقطیر جزء به جزء بدست می‌آید.
فرآیند تولید پلیمرهای سیلیکونی
تولید پلیمرهای سیلیکونی از سیلیکون خالص شامل سه مرحله اصلی است:
- ۱. سنتز کلروسیلان‌ها: برای مثال: Si + 2CH3Cl → (CH3)2SiCl2
- ۲. هیدرولیز کلروسیلان‌ها:
- ۳. پلیمریزاسیون تراکمی
کاربردهای سیلیکون در صنایع دیگر
علاوه بر صنعت الکترونیک، سیلیکون در صنایع مختلف دیگری نیز کاربرد دارد:
صنعت ساختمان
برای تولید تولید سیمان، شیشه و مواد عایق.
صنایع شیمیایی
برای تولید روان‌کننده‌ها، رنگ‌ها، چسب‌ها و مواد آب‌بندی، اسپری های سیلیکون قالب
پزشکی و بهداشت
برای ساخت ایمپلنت‌های پزشکی، لنزهای تماسی و برخی داروها
آینده سیلیکون
دانشمندان در تلاشتند که از این عنصر که به فراوانی در هستی ما موجود است بهره ببرند
- توسعه تراشه‌های کوانتومی
- ساخت باتری‌های پیشرفته
سالهاست دانشمندان در تلاشند که باطری های باکیفیت تر و با دوام بالاتری تولید کنند. شاید شما با چشم خود میبینید که سال به سال کیفیت باطری های موبایل رو به بهبودی است.
نتیجه
سیلیکون عنصری شگفت‌انگیزی است و برای صنایع بسیار مهم است. از تراشه‌های کامپیوتری گرفته تا اسپری های سیلیکونی جداکننده قالب، این عنصر بخشی از زندگی ما شده است. دلیل اصلی این کاربرد هم واحدهای تکرار شونده سیلوکسان هستند. شرکت امین افشان آریا از سیلیکون برای تولید اسپری قالب سیلیکون که برای جداسازی مواد و محصول از قالب است استفاده میکندو سیلیکون به دلیل مقاومتش در حرار ت بالا بسیار برای قالب سازی مهم است. برای خرید عمده اسپری سیلیکون کلیک کنید.
About The Author
