金屬硅粉：藏在多晶硅背后的成功“配角”
信息來(lái)源：www.www68fvcom.cn 發(fā)布時(shí)間：2021.02.23
工業(yè)革命以來(lái)，傳統(tǒng)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(zhǎng)。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(xiàn)出了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
不過(guò)只有部分的多晶硅生產(chǎn)場(chǎng)合才會(huì)出現(xiàn)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(yīng)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(yīng)，沉積至硅顆粒表面；另一部分發(fā)生均相反應(yīng)，生成氣相微核，該微核經(jīng)過(guò)一系列聚合長(zhǎng)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，故稱為硅粉。而金屬硅粉的主要成分就是結(jié)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(jī)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(zhuǎn)變時(shí)，由于尺寸效應(yīng)，將賦予硅材料新的特性，使其在陶瓷材料、復(fù)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(yīng)用前景。
比如說(shuō)將納米金屬硅粉做成納米硅線用在充電鋰電池負(fù)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(fù)極材料，可提高鋰電池的電容量和充放電循環(huán)次數(shù)；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(zhuǎn)換為納米尺寸，可參考一個(gè)研究人員曾做過(guò)的實(shí)驗(yàn)——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(jí)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(yùn)，金屬硅粉憑借著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。
