Применение кремния и его соединений
Примене́ние кре́мния и его соедине́ний. Кремний — химический элемент 14-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы четвёртой группы, IVA), третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 14. Простое вещество кремний представляется в различных модификациях. В аморфной форме — это коричневый порошок, в кристаллической — тёмно-серый, слегка блестящий полуметалл, являющийся вторым по распространённости химическим элементом в земной коре (после кислорода).
Применение кремния
Благодаря своим свойствам кремний широко применяется при производстве полупроводников.
Кремний применяется для производства интегральных микросхем смартфонов, планшетов, серверов и др.
- Процессоры, микроконтроллеры.
- Диоды, транзисторы, тиристоры, силовые элементы.
- Твердотельные накопители.
Второй по значимости рынок кремния. Монокристаллические и поликристаллические кремниевые панели составляют более 90 % мирового рынка солнечной энергетики. Применяется для изготовления кремниевых детекторов света (в камерах, солнечных батареях), датчиков давления и ускорения.
На основе кремния изготавливаются:
- монокристаллические солнечные батареи (из цельных кристаллов кремния);
- поликристаллические солнечные батареи (из мелких спрессованных кристаллов кремния);
- тонкоплёночные солнечные батареи (из тонких слоёв аморфного кремния)[1].
Кремний как легирующий элемент применяется в чёрной металлургии для:
- повышения прочности и упругости;
- улучшения магнитных свойств;
- повышения стойкости к жару и коррозии.
В цветной металлургии:
- для повышения литейных свойств алюминия, получения силуминов;
- для получения кремниевой бронзы (сплав меди и кремния).
Силикотермия.
Получения металлов и сплавов путём восстановления их оксидов кремнием. Например, производство ферросплавов.
Производство чугуна.
Ферросилиций — обязательная добавка при выплавке чугуна. Он способствует графитизации (образованию свободного углерода в виде графита), что улучшает механические свойства и обрабатываемость чугуна.
Применение соединений кремния
Оксид кремния(IV) или кремнезём представляет собой бесцветные кристаллы практически нерастворимые в воде, обладающие высокой твёрдостью и прочностью.
Широко применяется для производства стекла, керамики, фарфора, бетонных изделий. Кремнезём и его реакция сплавления с основными оксидами — основа силикатной промышленности. При производстве цемента, бетона и кирпича является основным наполнителем, обеспечивающим прочность. Песок используют в качестве абразива для пескоструйной обработки и производства наждачной бумаги. Пористый оксид кремния(IV) применяют в качестве адсорбента и поглотителя влаги.
Оксид кремния(IV) применяют в пищевой промышленности в качестве антислёживающего агента (Е551), который предотвращает образование комков в порошках (соль, специи, сухое молоко).
Оксид кремния(IV) применяют как вспомогательное вещество, добавляя в различные лекарственные формы для стабилизации. Применяют в качестве энтеросорбента, который способен выводить из организма токсические вещества. В косметологии диоксид кремния входит в состав кремов, пудр, зубных паст и др.
В микроэлектронике оксид кремния(IV) применяют в качестве изолирующего слоя или защитного покрытия в транзисторах. Из него изготавливают кремниевые пластины для микросхем.
Сердцевина оптических волокон изготавливается из сверхчистого стекла на основе SiO2.
Бинарное неорганическое химическое соединение кремния с углеродом.
Благодаря высокой твёрдости карбид кремния используется для изготовления шлифовальных кругов, наждачной бумаги, паст, режущего, точильного инструмента и износостойких деталей, которые характеризуются высокой стойкостью к истиранию[2].
Применяется для создания торцевых механических уплотнений, как компонент композитной брони, в виде составного элемента слоистой брони противопульных жилетов.
Керамика на основе SiC обладает высокой прочностью, термостойкостью (до 1600 °C в окислительной атмосфере), стойкостью к тепловому удару и химической инертностью.
Карбид кремния — ключевой материал для производства полупроводников, в частности, светоизлучающих диодов (LED). Применяется для изготовления датчиков, приводов и других радиотехнических материалов[3].
Как ювелирный камень карбид кремния используется в ювелирном деле под названием «синтетический муассанит» или просто «муассанит». Муассанит похож на алмаз: он прозрачен и твёрд (9—9,5 по шкале Мооса, по сравнению с 10 для алмаза), с показателем преломления 2,65—2,69 (по сравнению с 2,42 для алмаза)[4].
Силиконы — полимерные соединения, состоящие из чередующихся атомов кремния и кислорода, с различными органическими заместителями у атомов кремния. Применяются в автомобилестроении, аэрокосмической отрасли, в строительстве, для производства пищевой посуды, медицинских изделий и др[6].
Примечания
- ↑ Русинович, Кирилл. Как работают солнечные батареи: принцип действия, устройство, из чего состоят и зачем нужны основные элементы, Наука Mail (18 июля 2025). Дата обращения: 12 декабря 2025.
- ↑ Skateboard grip tape (англ.). — 1995-06-23.
- ↑ Свойства и применение карбида кремния в электронике, Хэнань Улучшенные абразивы (8 февраля 2023). Дата обращения: 13 декабря 2025.
- ↑ Michael O'Donoghue. Gems. — Butterworth-Heinemann, 2006. — 873 с. — ISBN 0750658568, 9780750658560.
- ↑ Силиконы, Большая российская энциклопедия. Дата обращения: 9 декабря 2025.
- ↑ Полимеры будущего / О. В. Аржакова, М. С. Аржаков, Э. Р. Бадамшина [и др.] // Успехи химии. — 2022. — Т. 91, № 12. — RCR5062.
|
Правообладателем данного материала является АНО «Интернет-энциклопедия «РУВИКИ». Использование данного материала на других сайтах возможно только с согласия АНО «Интернет-энциклопедия «РУВИКИ». |