سیلیسیم در مدارهای مجتمع متداول، ویفری از جنس سیلیکن مونو-کریستالی به عنوان پایه مکانیکی مدارها و ساخت بیشتر رایانه‌ها استفاده می‌شود، که این پایه‌ها به کمک آلایش ساخته شده و با لایه‌های نازکی از اکسید سیلیسیم از هم جدا می‌شوند
عنصر سیلیسیم یا سیلیکا با نام انگلیسی Silicon و نماد شیمیایی Si در در گروه چهاردهم و دوره سوم جدول تناوبی قرار گرفته است. عدد اتمی آن ۱۴ بوده و از خانواده شبه فلزات می‌باشد. این عنصر جامدی بلورین ترد و سخت بوده و به رنگ آبی-خاکستری درخشان است و در حالت متبلور و به رنگ قهوه ای بی شکل می‌باشد.
سیلیسیم براساس جرم بعنوان هشتمین عنصر فراوان در جهان شناخته می‌شود. گفتنی است این عنصر به صورت خالص و آزاد در طبیعت به سختی یافت می‌شود. همچنین بیشتر می‌توان در گرد و غبار، ماسه، سیارک‌ها و سیاره‌ها و در قالب سیلیسیم دی‌اکسید یا سیلیکات‌ها آن را پیدا نمود. بیش از ۹۰٪ پوسته زمین از کانی‌های سیلیکات تشکیل شده و پس از اکسیژن، سیلیسیم فراوان‌ترین ماده در پوسته‌ی زمین است.
بیشترین سیلیسیمی که به صورت تجاری کاربرد دارد بدون هیچ گونه جداسازی مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرد و بر روی ترکیب طبیعی آن فراوری کمی صورت می‌گیرد. این عنصر در طبیعت به شکل دی اکسید سیلیسیم (سیلیس) و در حالت متبلور پیدا می‌شود. میکا و آزبست که ترکیبات دیگری از سیلیکات ها هستند در صنایع مختلف کاربردهای فراوانی دارند. همچنین ماسه، ژاسب و کوارتز نوع دیگری از سیلیس می‌باشند.
سیلیسیم چیست؟
آنتوان لاووازیه در سال ۱۷۸۷ به این نکته مشکوک شد که احتمالاً سیلیکا اکسیدی از یک عنصر پایه ای باشد. اما آفنیته شیمیایی سیلیکون به اکسیژن به قدری زیاد است که او راهی برای کاهش اکسیژن از این ماده و جدا کردن آن به صورت خالص پیدا نکرد. پس از تلاش‌های سِر همفری دیوی برای ایزوله کردن این ماده در ۱۸۰۸، او نام «سیلیسیم» را برای این ماده پیشنهاد کرد که برگرفته از silex یا silicis به معنای «سنگ چخماق» بود و به آن پسوند «ایم» داد چرا که فکر می‌کرد این عنصر یک «فلز» است.
نام این عنصر از واژه لاتین سیلیکا (silica) گرفته شده که به معنای سنگ آتشزنه است و در زبان انگلیسی از سال ۱۸۱۷ میلادی از واژه سیلیکون (silicon) برای نام این عنصر استفاده شده‌است. گفتنی است نام امروزین این عنصر در سال ۱۸۱۷ توسط شیمی‌دان اسکاتلندی توماس تامسون برگزیده شد.
خواص عنصر سیلسیم
سیلیسیم در دمای اتاق جامد است و نقطه ذوب و جوش بسیار بالایی دارد و نیمه‌رسانا است. همچنین این ماده در حالت مایع چگالی بیشتری نسبت به حالت جامد دارد. سیلیسیم رسانایی گرمایی بالایی دارد به همین دلیل در پوشش جسم‌های داغ کاربردی ندارد.
این عنصر یک شبه فلز است و به آسانی چهار الکترون بیرونی خود را به اشتراک می‌گذارد و به این وسیله می‌تواند در بسیاری از واکنش‌های شیمیایی راه یابد. با هالوژن‌ها و قلیاها واکنش می‌دهد اما بیشتر اسیدها بر روی آن اثری ندارند.
کاربرد سیلیسیم در صنایع
همانطور که گفتیم سیلیسیم به صورت صنعتی و بدون اینکه خالص سازی شود در صنایع مختلف استفاده می‌شود. از کاربردهای این عنصر می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
ریخته گری فلزات
سیلیسیم در ریخته گری آهن و یا سایر فلزات نقش مهمی دارد. نقطه ی همجوشی بالای آن باعث شده است تا توسط سیلیسیم ریخته گری در تمامی دماها به خوبی انجام شود و آلیاژهای مختلفی تولید شود. همچنین این عنصر حباب های اکسیژن را از فلز مذاب خارج می کند. در صنعت تولید استنلس استیل نیز از سیلسیم استفاده می‌شود. مانند تولید :
- میلگرد استیل ۳۰۴
- میلگرد استیل ۳۱۶
- میلگرد استیل ۳۲۱
- میلگرد استیل ۴۱۰
- میلگرد استیل ۴۲۰
- میلگرد استیل ۴۳۰
- میلگرد استیل ۴۰۵۷
- میلگرد استیل نسوز ۳۰۹
- میلگرد استیل نسوز ۳۱۰
- میلگرد استیل ۴PH-17
- لوله استیل ۳۰۴
- لوله استیل ۳۱۶
- لوله استیل ۳۲۱
- لوله استیل نسوز ۳۰۹
- لوله استیل نسوز ۳۱۰
- ورق استیل ۳۰۹
- ورق استیل ۳۰۴
- ورق استیل ۳۱۰
- ورق استیل ۳۱۶
- ورق استیل ۴۱۰
- ورق استیل ۴۲۰
- ورق استیل ۴۳۰
صنعت ساختمان
سیلیکات‌ها در سیمان پورتلند برای ساخت ملات و اندود گچ و سیمان به کار می‌روند و با مخلوط کردن با شن و ماسه‌های سیلیسی، برای ساخت بتن از آن استفاده می‌شود. کاربرد دیگر سیلیکون در ساخت بعضی سرامیکهای سفیدرنگ از قبیل پرسلان، شیشه‌های سنتی آهک سوددار با پایهٔ کوارتز و… است. سیلیسیم کاربید از ترکیب‌های امروزی‌تر سیلیکون یا همان سیلیسیم است که به عنوان ساینده و در ساخت سرامیکهای مقاومت-بالا کاربرد دارد. همچنین پایه ساخت پلیمرهای مصنوعی پرکاربردی به نام سیلیکون یا پلی‌سیلوکسان‌ها می‌باشد.
صنعت الکترونیک
سیلیسیم در مدارهای مجتمع متداول، ویفری از جنس سیلیکن مونو-کریستالی به عنوان پایه مکانیکی مدارها و ساخت بیشتر رایانه‌ها استفاده می‌شود، که این پایه‌ها به کمک آلایش ساخته شده و با لایه‌های نازکی از اکسید سیلیسیم از هم جدا می‌شوند. همچنین در ساخت پیل‌های نوری- برقی و ترانزیستورها کاربرد دارد. این عنصر به دلیل قیمت پایین و فراوانی آن، در میان تولیدکنندگان صنعت محبوبیت دارد.
کاربردهای دیگر
- تهیه صابون
- رنگرزی
- صنعت شیشه‌سازی
- تهیه کاغذ سمباده
- پولیش ماشین و عایق دور کابل‌های برق
- ضدآب‌سازی، ساخت قطعات قالب‌سازی، آب‌بندهای مکانیکی، گریس‌های دما بالا و ترکیبات درزبندی
- ساخت مواد منفجره و آتشکاری
- فیلتراسیون آب آشامیدنی
- نقش زیست شناسی
منبع: تجارت آلیاژ
بدون دیدگاه