Кремний: что это и где используется?

Кремний — это химический элемент с атомным номером 14, один из наиболее распространённых элементов на Земле. Он представляет собой твёрдое кристаллическое вещество серо-металлического цвета и обладает уникальными физико-химическими свойствами. Он играет ключевую роль в различных отраслях промышленности благодаря своей способности проводить электричество и тепловую энергию.

Основные характеристики

Перед использованием кремния важно учитывать его свойства, которые определяют сферу применения и долговечность материала:

• Полупроводниковые свойства: является основным материалом для производства микросхем и полупроводниковых устройств из-за своей способности изменять проводимость при добавлении примесей.
• Теплопроводность: хорошо проводит тепло, что делает его подходящим для использования в системах охлаждения.
• Устойчивость к коррозии: устойчив к воздействию кислорода, что делает его долговечным в различных условиях.
• Жёсткость и прочность: обладает высокой твёрдостью, что позволяет использовать его в различных конструкциях.

На конец 2023 года, цена на кремний за кг колеблется в пределах от 1,5 до 3,5 долларов США в зависимости от качества, производителя и формата (например, кусковой или порошкообразный). Для более точных цен лучше обратиться к последним рыночным данным или специализированным сайтам.

Где используется?

Кремний востребован в различных отраслях благодаря своим уникальным свойствам:

• Электроника: он находит применение в изготовлении полупроводников, микрочипов, транзисторов и других электрооборудования.
• Солнечная энергетика: кремний используется в производстве солнечных панелей, так как способен преобразовывать солнечное излучение в электрическую энергию.
• Строительство: добавляется в цемент и бетон для улучшения их характеристик.
• Химическая промышленность: служит основой для создания силикатов и силиконов, применяемых в различных продуктах, таких как герметики и косметика.
• Металлургия: используется как легирующая добавка для улучшения свойств разных металлов.

Преимущества использования

Кремний имеет ряд преимуществ, которые делают его популярным материалом в различных отраслях:

• Широкое распространение: является доступным и относительно недорогим материалом из-за обилия на Земле.
• Универсальность: благодаря своим полупроводниковым свойствам и возможности легирования используется в множестве технологических применений.
• Экологичность: не токсичен и не загрязняет окружающую среду, что делает его безопасным для использования в потребительских товарах.
• Долговечность: устойчив к коррозии и износу, что обеспечивает долгий срок службы изделий из него.

Производство

Процесс получения кремния включает несколько этапов:

1. Добыча кремнезёма: основной источник — песок или кварц, который добывается из природных месторождений.
2. Восстановление кремнезёма: получают путём восстановления оксида кремния (SiO₂) углём в электродуговых печах.
3. Очистка: полученный кремний очищается до необходимой степени чистоты, особенно важно для производства полупроводников.
4. Кристаллизация: для использования в электронике выращивается в виде монокристаллов с высокой степенью чистоты и однородности.

Хранение и транспортировка

Для сохранения качества кремния необходимо соблюдать условия хранения и транспортировки:

• Хранение: должен храниться в сухих помещениях, защищённых от влаги и химических загрязнителей.
• Транспортировка: перевозится в упаковке, предотвращающей механические повреждения и контакт с агрессивными веществами.

Соблюдение этих условий позволяет сохранить эксплуатационные свойства кремния на протяжении всего срока службы.