Слайд 2
Кремний
Содержание кремния в земной коре составляет по разным
данным 27,6—29,5 % по массе. 12% земной коры – кремнезем,
75% - силикаты и алюмосиликаты. Находится в связанном состоянии.
Сильный восстановитель. С кислотами взаимодействует при температуре выше 500 °С с образованием SiO2 и выделением большого количества тепла. Не растворим в кислотах, в растворах щелочей. Хрупок.
Плотность (при н. у.) 2,33 г/см³ Температура плавления 1688 K
Основные минералы и горные породы, образуемые диоксидом кремния — это песок (речной и кварцевый), кварц и кварциты, кремень, полевые шпаты.
Слайд 3
В зависимости от предназначения различают:
1. Кремний электронного качества (т.
н. «электронный кремний») — наиболее качественный кремний с содержанием
кремния свыше 99,999 % по весу
2. Кремний солнечного качества (т. н. «солнечный кремний») — кремний с содержанием кремния свыше 99,99 % по весу
3. Технический кремний — полученный методом карботермического восстановления из чистого кварцевого песка; содержит 98 % кремния, основная примесь — углерод.
В промышленности кремний технической чистоты получают, восстанавливая расплав SiO2 коксом при температуре около 1800 °C в рудотермических печах шахтного типа.
Слайд 4
Получение
Поликристаллический кремний («поликремний») — наиболее чистая форма промышленно
производимого кремния — полуфабрикат, получаемый очисткой технического кремния хлоридными
и фторидными методами и используемый для производства моно- и мультикристаллического кремния.
Стадии получения поликремния в Сименс-процессе (синтез трихлорсилана методом низкотемпературного каталитического гидрирования четыреххлористого кремния):
3SiCl4 + 2H2 +Siмет ↔ 4SiHCl3
2SiHCl3 ↔ SiH2Cl2 + SiCl4
2SiH2Cl2 ↔ SiH3Cl + SiHCl3
2SiH3Cl ↔ SiH4 + SiH2Cl2
SiH4 ↔ Si + 2H2
Слайд 5
В зависимости от способа перекристаллизации различают:
1. кремний монокристаллический
2.
кремний монокристаллический бестигельный (только электронного качества)
3. мультикремний (только солнечного
качества)
4. профилированные кремниевые кристаллы поликристаллической структуры
5. кремниевый скрап
6. umg-скрап - металлургический очищенный технический кремний
7. Pot-скрап — осколки, обрезки и другие отходы
Слайд 6
Получение
Кристаллический кремний — это основная форма, в которой
используется кремний при производстве фотоэлектрических преобразователей и твердотельных электронных
приборов. Кристаллический кремний производится путём перекристаллизации поликристаллического кремния (например, методом Чохральского).
Слайд 7
Применение
Технический кремний находит следующие применения:
сырьё для металлургических производств:
компонент сплава (бронзы, силумин); раскислитель (при выплавке чугуна);
сырьё
для производства более чистого поликристаллического кремния и очищенного металлургического кремния (в литературе «umg-Si»);
сырьё для производства кремнийорганических материалов, силанов;
Силумин — сплав алюминия с кремнием (4-22 % Si, основа — Al)
Слайд 8
Применение
Сверхчистый кремний преимущественно используется для производства одиночных электронных
приборов и однокристальных микросхем.
Чистый кремний, отходы сверхчистого кремния,
очищенный металлургический кремний в виде кристаллического кремния являются основным сырьевым материалом для солнечной энергетики.
Монокристаллический кремний — помимо электроники и солнечной энергетики используется для изготовления зеркал газовых лазеров.
Слайд 9
Thin Film Transistor
ЖК-матрицы бывают пассивные и активные. Отличительной
особенностью любой активной матрицы является наличие активных элементов –
тонкопленочных транзисторов (TFT), которые управляют яркостью пикселей. Транзисторы сформированы на прозрачной пленке и выполнены либо из аморфного кремния (a-Si), либо из поликристаллического (p-Si). Поликристаллический кремний используется в матрицах с более высоким разрешением.
Слайд 10
Полиорганосилоксаны и силикаты
Силиконы (полиорганосилоксаны) — кислородосодержащие высокомолекулярные кремнийорганические
соединения с химической формулой [R2SiO]n, где R = органическая
группа (метильная, этильная или фенильная).
Гели кремниевых кислот (силикагели) используют как адсорбенты и как отбеливающие материалы. Соли кремниевых кислот называют силикатами (силикаты широко распространены в природе).
Слайд 11
Диоксид кремния
Оксид кремния(IV), диоксид кремния, кремнезём, SiO2 —
бесцветные кристаллы, tпл 1713—1728 °C, обладают высокой твёрдостью и
прочностью.
Синтетический диоксид кремния получают нагреванием кремния до температуры 400—500 °C в атмосфере кислорода, при этом кремний окисляется до диоксида SiO2.
Диоксид кремния применяют в производстве стекла (Na2O·CaO·6SiO2), керамики, абразивов, бетонных изделий, для получения кремния, как наполнитель в производстве резин, при производстве кремнезёмистых огнеупоров, в хроматографии, в радиотехнике, ультразвуковых установках, в зажигалках. Пищевая добавка E551.
Слайд 12
Наноструктурный диоксид кремния
АЭРОСИЛ® — коллоидный диоксид кремния (SiO2),
очень легкий микронизированный порошок с выраженными адсорбционными свойствами.
SiCl4 +
2 H2O → SiO2 + 4 HCl
Применение: двухкомпонентные силиконовые каучуки, силиконовые уплотнители, жидкие силиконовые каучуки,реставрационные работы, изготовление форм, стоматология, автомобильная промышленность, предметы домашнего обихода, спортивные товары, медицина, пищевая промышленность, электроприборы, кабели, изоляторы и др.
