先來幾段二氧化硅的應用歷史

人類使用氧化硅材料最早可追溯到石器時代，早期人類利用了石英高硬度的這個特點，可以輕松用石片割裂動物的皮毛，用石錘敲碎動物的骨頭，以獲得營養價值更高肉質及骨髓。燧石（火石，石英石）的使用，使人類掌握了“生火更快”的方法，極大的加速了人類文明的發展。

隨人類對自然資源特性的掌握，陶器（粘土燒結而成）走入尋常百姓家，紫水晶成為上流社會的奢侈品，水晶點綴的鞋子也走進了童話中，氧化硅日益充斥于不同階層的生活之中。

當代社會的高大上的二氧化硅應用

幾千年的農耕社會，二氧化硅的應用停滯不前，隨著工業革命的到來，自然科學的突飛猛進，拓展了人類探索自然的手段，這些手段又反作用于自然科學，使近代物理化學的理論又有了質飛躍，二氧化硅越來越多的特殊性質逐漸展露于世人眼前，而基于這些特性開發的應用又極大的改善了人類的現代文明生活。

當代被稱為信息社會，而二氧化硅則是整個信息設備的磐石，如下就聊聊幾個與我們當代文明息息相關的應用。

①通訊行業：

光纖被發明之前，網絡信息傳以電話線為主，傳輸速率大概在6Mps左右，1971年，世界上第一條1公里長的光纖問世，第一個光纖通訊系統也在1981年啟用后，從此人類真正跨入了信息時代，光纖的傳輸速率。目前最高記錄保持者是一條在柏林和漢諾威之間完成了測試光纖，單模速率高達512Gbps，全部48個信道一起用的話，頻寬高達24.6Tbps。

光纖作為信息傳輸媒介，首要考慮損耗，越低的損耗，傳輸的距離就越遠。目前的二氧化硅光纖經過無數次驗證存在最佳的傳輸波段(損耗最低)1.31um跟1.51um兩個波段。而二氧化硅的純度直接決定了傳輸損耗，目前商用光纖所采用的二氧化硅要求純度在99.9999999%。大家記住這個面孔，諾貝爾獎獲得者，被尊稱為“光纖之父”-高錕。

上世紀60年代，高錕在標準電信實驗室埋首研究光導纖維技術

②半導體行業：

光刻工藝是半導體工藝的基石，光刻工藝中Mask（掩膜版）是一個非常重要的治具，因為二氧化硅具有低反射，高穿透，低熱膨脹系數的特性，所以Mask幾乎全部采用了二氧化硅來生產；

構成半導體的基本結構為FET(fieldeffecttransistor)場效應管，而這個結構中，普遍會采用高純SiH4于NO2，生成SiO2作為絕緣柵；

而在晶圓的生產過程中，因為鍍膜的不均一性，會導致wafer邊與中部的高度不同，而這個差異對納米級別的曝光影是非常大的，因此必須要采用CMP(化學機械研磨)進行研磨，而高純二氧化硅的納米粒子則可以作為一種替代磨料取代原來昂貴的稀土磨料。而在半導體高溫擴散工藝中，因為二氧化硅的優秀熱力學特性，石英管普遍被采用。

3.其他先進材料：

中空球體填充材料。氧化硅導熱系數低，機械強度高因此很適合做一些隔熱，承重的結構材料中，如果將其做成中空球體，可以進一降低其密度，其廣泛應用與塑料工藝(強度高，重量輕化)，微電子工業(低介電系數，重量輕化)，交通行業(強度高，重量輕化)。

超多孔氣凝膠。一種神奇的材料結構，由分子骨架孔隙構成，它著非同尋常的物理特性，如下是一張示意圖展示了氣凝膠優秀的隔熱特性。二氧化硅氣凝膠由kistler于1931制程。發展至今，已經在隔熱保溫(超低熱傳導率)，降噪消音(超高聲阻)，吸附過濾(超高比表面積)這些領用中中大放異彩。

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粉體圈 作者 青鳥飛云