Крэмній — другі па распаўсюджанасці элемент на Зямлі пасля кіслароду. Яго распаўсюджанасць і нізкі кошт робяць яго адным з самых даступных неарганічных матэрыялаў. У сучасных тэхналагічных распрацоўках нанаматэрыялізацыя можа значна палепшыць розныя ўласцівасці крэмнію. Гэта мае шырокі патэнцыял для прымянення ў анодных матэрыялах на аснове крэмнію, фотаэлектрычных элементах, люмінесцэнцыі, біямедыцыне і іншых галінах. Нанакрэмній адносіцца да часціц крэмнію ў нанамаштабе. Парашок нанакрэмнію адрозніваецца высокай чысцінёй, невялікімі памерамі... памер часціц, і раўнамернае размеркаванне. Ён таксама мае вялікую плошчу паверхні, высокую павярхоўную актыўнасць і нізкую аб'ёмную шчыльнасць. Прадукт нетаксічны і не мае паху. У цяперашні час асноўнымі метадамі падрыхтоўкі нанакрэмніевага парашка з'яўляюцца механічнае шаровае памолванне, хімічны асаджэнне з паравой фазы (CVD) і плазменнае выпарэнне і кандэнсацыя.
Механічны Шарыкавы фрэзер Метад
Гэты метад уключае механічнае кручэнне і ўзаемадзеянне часціц. Гэта стварае механічны ціск драбнення і сілу зруху. Ён здрабняе буйныя крэмніевыя матэрыялы ў нанапамерны парашок. У працэсе звычайна выкарыстоўваецца мокрае пясчанае драбненне ў спалучэнні з распыляльнай сушкай. Дапаможныя рэчывы для драбнення дадаюцца падчас працэсу драбнення. Таксама патрабуюцца працэдуры пасляапрацоўкі. Атрыманыя наначасціцы крэмнію маюць памер каля 100 нм. Іх можна далей паменшыць да 75-80 нм. Эксперты галіны лічаць, што да таго, як надыдзе перыяд павелічэння аб'ёму крэмніева-вугляроднага аноднага матэрыялу, ключавой будзе аптымізацыя тэхналагічнага ланцуга і абсталявання ў працэсе шаровага драбнення. Гэта дапаможа дасягнуць найлепшага балансу паміж прадукцыйнасцю прадукту і коштам.
Метад хімічнага асаджэння з паравой фазы
Хімічнае асаджэнне з паравой фазы (CVD) выкарыстоўвае сілан (SiH4) у якасці рэакцыйнага матэрыялу. Ён выкарыстоўваецца для атрымання нанакрышталічнага парашка крэмнію. У залежнасці ад крыніцы энергіі, якая выкарыстоўваецца для індукцыі піролізу SiH4, CVD можна падзяліць на плазменна-індукаванае хімічнае асаджэнне з паравой фазы (PECVD), лазерна-індукаванае хімічнае асаджэнне з паравой фазы (LICVD) і рэактары з псеўдазвадкаваным слоем (FBR). Сярод іх PECVD і LICVD з'яўляюцца найбольш шырока выкарыстоўванымі прамысловымі тэхналогіямі вытворчасці нанакрышталічнага парашка.
Метад плазменнага выпарэння і кандэнсацыі
Гэты метад выкарыстоўваўся ў апошняе дзесяцігоддзе для атрымання высакаякасных, ультратонкіх, сферычных і высокадабаўленых парашкоў. Гэта бяспечны і эфектыўны метад. Крыніцы плазменнага цяпла выкарыстоўваюцца для выпарвання сыравіны на газападобныя атамы, малекулы або часткова іанізаваныя іоны. Затым яны хутка кандэнсуюцца ў цвёрды парашок. Гэты метад падыходзіць для падрыхтоўкі розных металічных нанаматэрыялаў. Ён таксама ідэальна падыходзіць для карбідных і нітрыдных нанаматэрыялаў. Нанакрышталічны парашок, атрыманы гэтым метадам, мае высокую чысціню, кантраляваны памер часціц і высокую эфектыўнасць вытворчасці. Гэта асноўная тэхналогія, якая выкарыстоўваецца вядучымі замежнымі вытворцамі. Аднак яе ўкараненне ў Кітаі адбылося адносна позна. Даследаванні ў гэтай галіне ўсё яшчэ знаходзяцца на ранняй стадыі. Застаюцца праблемы ў такіх галінах, як фундаментальныя тэарэтычныя даследаванні і даследаванні прадукцыйнасці наначасціц. Таксама застаюцца пытанні, звязаныя з выхадам і хуткасцю вытворчасці. Вытворчасць высокапрадукцыйных нанакрышталічных парашкоў пакуль не цалкам незалежна кантралюецца ў Кітаі.
Анодныя матэрыялы на аснове крэмнію
У апошнія гады хуткае развіццё літыевых акумулятараў прывяло да ўвагі крэмніевых анодных матэрыялаў. Крэмніевыя анодныя матэрыялы з'яўляюцца важным кампанентам для літыевых акумулятараў наступнага пакалення з высокай шчыльнасцю энергіі. Аднак крэмній падвяргаецца значнаму пашырэнню аб'ёму падчас літыяцыі. Гэта пашырэнне патрабуе аптымізацыі актыўнага матэрыялу для падтрымання зварачальных працэсаў легіравання і дэлегіравання. Гэтая аптымізацыя прадухіляе фрагментацыю або дэградацыю актыўнага матэрыялу. Такім чынам, нанаструктураваныя крэмніевыя аноды могуць дасягнуць доўгатэрміновай стабільнасці ў прадукцыйнасці. Гэта адрозніваецца ад традыцыйных крэмніевых анодаў мікроннага памеру.
Поле фотаэлектрычных элементаў
Нанакрэмній выкарыстоўваецца ў вытворчасці тонкаплёнкавых фотаэлектрычных элементаў на аснове крэмнію другога пакалення. У прыватнасці, ён выкарыстоўваецца ў мікракрышталічных тонкаплёнкавых элементах на аснове крэмнію. Тэхналогія тонкаплёнкавых элементаў на аснове нанакрэмнію мае унікальныя перавагі ў параўнанні з іншымі тэхналогіямі на аснове крэмнію другога пакалення. Аднак атрыманне нанакрэмнію і яго прымяненне ў фотаэлектрычных элементах усё яшчэ знаходзяцца на стадыі распрацоўкі. Фотаэлектрычныя элементы другога пакалення маюць адносна невялікую долю рынку. Яны пакуль не з'яўляюцца асноўнай тэхналогіяй.
Для вырабу крэмніевай электроннай пасты выкарыстоўваецца нанакрышталічны крэмній высокай чысціні. Гэтая паста наносіцца на паверхню падкладак сонечных элементаў. Яна павышае эфектыўнасць пераўтварэння крэмніевых сонечных элементаў. Гэта стала важным напрамкам у сонечнай прамысловасці.
Поле асвятлення
Кантралюючы дыяметр наначасціц крэмнію, можна дасягнуць поўнага спектру выпраменьвання ад сіняга да чырвонага святла. Акрамя таго, можна падтрымліваць электракіраваную электралюмінесцэнцыю.
Галіна біямедыцыны
Дзякуючы нізкай таксічнасці і біясумяшчальнасці, біяматэрыялы на аснове крэмнію доўгі час адыгрывалі незаменную ролю ў біямедыцыне. З 2001 года мезапорыстыя крэмніевыя наначасціцы былі дасціпна выкарыстаны ў якасці носьбітаў для дастаўкі лекаў. Нульмерныя крэмніевыя нанаматэрыялы атрымалі шырокае развіццё ў біямедыцынскіх прымяненнях. Напрыклад, крэмніевыя квантавыя кропкі з добрай біясумяшчальнасцю былі распрацаваны ў якасці новых зондаў біялагічнай візуалізацыі. Гэта натхнёнае фоталюмінесцэнтнымі ўласцівасцямі паўправадніковых квантавых кропак, выкліканых эфектамі квантавага абмежавання.
Іншыя праграмы
Акрамя вышэйзгаданых ужыванняў, нанакрэмній выкарыстоўваецца для вырабу магутных выпрамнікоў, магутных транзістараў, дыёдаў, камутацыйных прылад, паўправадніковых дыскрэтных прылад, сілавых прылад, інтэгральных схем і эпітаксіяльных падкладак. Ён таксама выкарыстоўваецца ў якасці сыравіны для высокатэмпературных пакрыццяў і вогнетрывалых, каразійна-ўстойлівых і антыстатычных матэрыялаў. Нанакрэмній пры змешванні пад высокім ціскам з алмазамі ўтварае кампазітныя матэрыялы на аснове карбіду крэмнію і алмаза. Яны выкарыстоўваюцца для вырабу рэжучых інструментаў. Акрамя таго, нанакрэмній выкарыстоўваецца для вырабу высокакрэмніевага чыгуну, крэмніевай сталі і розных арганакрэмніевых злучэнняў.
Эпічны парашок
Найноўшыя рашэнні Epic Powder па драбненні знаходзяцца на пярэднім краі працэсу вытворчасці нанакрэмнію. Дзякуючы інтэграцыі высокапрадукцыйнага абсталявання, такога як шаравыя млыны і паветраныя класіфікатары, Epic Powder забяспечвае дакладнасць, неабходную для вытворчасці нанакрэмнію з аптымальным размеркаваннем памераў і чысцінёй. Незалежна ад таго, ці выкарыстоўваецца ён у перадавых анодах літыевых батарэй, фотаэлектрычных элементах або біямедыцынскіх прымяненнях, індывідуальнае абсталяванне для драбнення Epic Powder можа дапамагчы максымізаваць эфектыўнасць вытворчасці, мінімізуючы спажыванне энергіі. Дзякуючы пастаянным даследаванням і распрацоўкам, Epic Powder спрыяе глабальнаму развіццю прымянення нанакрэмнію. Кампанія прапануе неабходную падтрымку ў дасягненні найлепшай прадукцыйнасці па эканамічна выгадных цэнах.