硅的特性是什么（硅材料性能和用途说明）

投稿专栏 • 2022年8月23日 08:48 • 阅读 4949

硅的自然形态与精炼后的硅或作为复合结构的一部分的物理性质差异很大。它被正式归类为准金属，这意味着它具有金属导体和非金属绝缘体的物理特性。在其原始形式中，硅在沙子中的含量约为25%，经提炼后可用于制造保温良好的玻璃炊具、多种装饰性玻璃产品以及混凝土中的成分。硅化合物因其耐用性和耐高温能力而具有广泛的工业用途，使硅的特性可用于诸如碳化物磨料、硅酸盐瓷釉、硅酮垫圈和密封剂等产品。

当精炼为半导体级硅(SGS)时，硅的纯度至少为99.9999%，这使其成为完全绝缘体。然后，SGS被掺杂或注入微量的硼或磷原子，其含量约为每十亿个硅原子中的一个原子。这将硅的性质从绝缘性质改变为半导体性质，因此它可用于制造微芯片。

硅的化学性质包括其容易与氧结合的能力，以及在室温下容易形成无定形或晶体结构的能力。其2,570华氏度（1,410摄氏度）的极高熔点使得该材料的化合物可用于广泛的工业过程。它还很容易与金属（例如用于汽车零件的钢、黄铜和铝）形成合金，这使得它们更坚固、更耐用。硅的机械性能也使其成为建筑行业中最常用的元素之一，用于从填缝料到砖块和陶瓷化合物的所有物品。

尽管硅以稳定元素着称，但硅与硝酸钾的结合也被用于制造炸药。截至2011年的研究表明，它作为一种化学物质与硝酸钆结合具有爆炸性，相当于普通火药的爆炸当量。这一发现的应用可能包括开发带有敏感数据或结构的微芯片，当它们落入坏人之手时，这些数据或结构可能会被远程信号破坏。

现在已知二氧化硅或SiO 2是地壳中仅次于氧气的最丰富的元素，约占地壳质量的28%。截至1999年，超过1,000,000公吨的硅被加工成有用的形式，其中近一半的产量（即400,000公吨）来自中国。该材料的来源是普通沙子、石英和其他结晶矿物，如紫水晶。它还大量存在于玛瑙、碧玉和蛋白石等半宝石中。