先來幾段二氧化硅的應(yīng)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(yǎng)價值更高肉質(zhì)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(fā)展。

隨人類對自然資源特性的掌握，陶器（粘土燒結(jié)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(jìn)了童話中，氧化硅日益充斥于不同階層的生活之中。

當(dāng)代社會的高大上的二氧化硅應(yīng)用

幾千年的農(nóng)耕社會，二氧化硅的應(yīng)用停滯不前，隨著工業(yè)革命的到來，自然科學(xué)的突飛猛進(jìn)，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(xué)，使近代物理化學(xué)的理論又有了質(zhì)飛躍，二氧化硅越來越多的特殊性質(zhì)逐漸展露于世人眼前，而基于這些特性開發(fā)的應(yīng)用又極大的改善了人類的現(xiàn)代文明生活。

當(dāng)代被稱為信息社會，而二氧化硅則是整個信息設(shè)備的磐石，如下就聊聊幾個與我們當(dāng)代文明息息相關(guān)的應(yīng)用。

①通訊行業(yè)：

光纖被發(fā)明之前，網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)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(dá)512Gbps，全部48個信道一起用的話，頻寬高達(dá)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?shù)木嚯x就越遠(yuǎn)。目前的二氧化硅光纖經(jīng)過無數(shù)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(jì)60年代，高錕在標(biāo)準(zhǔn)電信實驗室埋首研究光導(dǎo)纖維技術(shù)

②半導(dǎo)體行業(yè)：

光刻工藝是半導(dǎo)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(shù)的特性，所以Mask幾乎全部采用了二氧化硅來生產(chǎn)；

構(gòu)成半導(dǎo)體的基本結(jié)構(gòu)為FET(fieldeffecttransistor)場效應(yīng)管，而這個結(jié)構(gòu)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(chǎn)過程中，因為鍍膜的不均一性，會導(dǎo)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(xué)機(jī)械研磨)進(jìn)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(dǎo)體高溫擴(kuò)散工藝中，因為二氧化硅的優(yōu)秀熱力學(xué)特性，石英管普遍被采用。

3.其他先進(jìn)材料：

中空球體填充材料。氧化硅導(dǎo)熱系數(shù)低，機(jī)械強(qiáng)度高因此很適合做一些隔熱，承重的結(jié)構(gòu)材料中，如果將其做成中空球體，可以進(jìn)一降低其密度，其廣泛應(yīng)用與塑料工藝(強(qiáng)度高，重量輕化)，微電子工業(yè)(低介電系數(shù)，重量輕化)，交通行業(yè)(強(qiáng)度高，重量輕化)。

超多孔氣凝膠。一種神奇的材料結(jié)構(gòu)，由分子骨架孔隙構(gòu)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(yōu)秀的隔熱特性。二氧化硅氣凝膠由kistler于1931制程。發(fā)展至今，已經(jīng)在隔熱保溫(超低熱傳導(dǎo)率)，降噪消音(超高聲阻)，吸附過濾(超高比表面積)這些領(lǐng)用中中大放異彩。

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粉體圈 作者 青鳥飛云