규소 지구상에서 산소 다음으로 두 번째로 풍부한 원소입니다. 풍부하고 저렴한 가격으로 인해 가장 쉽게 구할 수 있는 무기 재료 중 하나입니다. 현대 기술 발전에 따라 나노물질화는 실리콘의 다양한 특성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 이는 실리콘 기반 양극 재료, 태양광 전지, 발광, 생체 의학 및 기타 분야에 응용될 수 있는 광범위한 잠재력을 가지고 있습니다. 나노실리콘은 나노 크기의 실리콘 입자를 의미합니다. 나노실리콘 분말은 고순도, 작은 크기, 높은 투과율, 높은 투과율, 낮은 에너지 밀도를 특징으로 합니다. 입자 크기균일한 분포를 보입니다. 또한 넓은 표면적, 높은 표면 활성, 낮은 겉보기 밀도를 가지고 있습니다. 이 제품은 무독성이며 무취입니다. 현재 나노실리콘 분말을 제조하는 주요 방법으로는 기계적 볼 밀링, 화학적인 기상 증착(CVD), 플라즈마 증발 응축.
기계적인 볼 밀링 방법
이 방법은 기계적 회전과 입자 상호작용을 수반합니다. 이로 인해 기계적 분쇄 압력과 전단력이 발생합니다. 이 방법은 더 큰 실리콘 재료를 나노 크기의 분말로 분쇄합니다. 이 공정은 일반적으로 습식 샌드 밀링과 분무 건조를 병행합니다. 분쇄 과정에서 분쇄 보조제가 첨가되며, 후처리 과정도 필요합니다. 생성된 나노 실리콘 입자의 크기는 약 100nm이며, 75~80nm까지 더 줄일 수 있습니다. 업계 전문가들은 실리콘-탄소 음극재의 부피 증가 시기가 도래하기 전에 볼 밀링 공정의 공정 체인과 장비를 최적화하는 것이 핵심이라고 생각합니다. 이를 통해 제품 성능과 비용 간의 최적의 균형을 달성할 수 있습니다.
화학 기상 증착법
화학 기상 증착(CVD)은 실란(SiH₄)을 반응 물질로 사용하여 나노 실리콘 분말을 생산하는 기술입니다. SiH₄의 열분해를 유도하는 데 사용되는 에너지원에 따라 CVD는 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD), 레이저 유도 화학 기상 증착(LICVD), 그리고 유동층 반응기(FBR)로 구분할 수 있습니다. 이 중 PECVD와 LICVD는 나노 실리콘 분말을 생산하는 산업적 생산 기술 중 가장 널리 사용됩니다.
플라즈마 증발 응축 방법
이 방법은 지난 10년 동안 고순도, 초미립, 구형, 고부가가치 분말을 생산하는 데 사용되어 왔습니다. 안전하고 효율적인 방법입니다. 플라즈마 열원을 사용하여 원료를 기체 원자, 분자 또는 부분적으로 이온화된 이온으로 기화시킵니다. 그런 다음 고체 분말로 빠르게 응축됩니다. 이 방법은 다양한 금속 나노재료를 제조하는 데 적합합니다. 또한 탄화물 및 질화물 나노재료에도 이상적입니다. 이 방법으로 생산된 나노실리콘 분말은 고순도, 제어 가능한 입자 크기, 높은 생산 효율을 가지고 있습니다. 주요 해외 제조업체에서 사용하는 주류 기술입니다. 그러나 중국에 도입된 것은 비교적 늦었습니다. 이 분야의 연구는 아직 초기 단계에 있습니다. 기초 이론 연구 및 나노입자 성능 연구와 같은 분야에서 과제가 남아 있습니다. 수율 및 생산 속도와 관련된 문제도 남아 있습니다. 고성능 나노실리콘 분말 생산은 아직 중국에서 완전히 독립적으로 관리되지 않았습니다.
실리콘 기반 양극 재료
최근 리튬 배터리의 급속한 발전은 실리콘 음극 소재에 초점을 맞추고 있습니다. 실리콘 음극 소재는 차세대 고에너지 밀도 리튬 배터리의 필수 요소입니다. 그러나 실리콘은 리튬화 과정에서 상당한 부피 팽창을 겪습니다. 이러한 부피 팽창은 가역적인 합금화 및 탈합금화 공정을 유지하기 위해 활물질의 최적화를 필요로 합니다. 이러한 최적화는 활물질의 파편화나 열화를 방지합니다. 따라서 나노 구조 실리콘 음극은 장기적인 성능 안정성을 달성할 수 있습니다. 이는 기존의 마이크론 크기의 실리콘 음극과는 대조적입니다.
태양광 전지 분야
나노실리콘은 2세대 실리콘 기반 박막 태양전지 생산에 사용됩니다. 특히 미결정 실리콘 박막 태양전지에 사용됩니다. 나노실리콘 기반 박막 태양전지 기술은 다른 2세대 실리콘 기반 기술에 비해 독보적인 장점을 가지고 있습니다. 그러나 나노실리콘의 제조 및 태양전지 응용은 아직 미숙한 상태입니다. 2세대 태양전지는 시장 점유율이 상대적으로 낮으며, 아직 주류 기술은 아닙니다.
고순도 나노결정 실리콘은 실리콘 전자 페이스트를 만드는 데 사용됩니다. 이 페이스트는 태양 전지 기판 표면에 코팅되어 실리콘 태양 전지의 변환 효율을 향상시킵니다. 이는 태양광 산업의 중요한 방향으로 자리 잡았습니다.
조명 필드
나노실리콘 입자의 직경을 조절함으로써 청색광에서 적색광까지 전 스펙트럼 발광을 얻을 수 있습니다. 또한, 전기 제어 방식의 전계 발광(EL)도 구현할 수 있습니다.
생물의학 분야
낮은 독성과 생체적합성 덕분에 실리콘 기반 생체재료는 오랫동안 생체의학 분야에서 필수적인 역할을 해왔습니다. 2001년 이후 메조포러스 실리콘 나노입자는 약물 전달체로 독창적으로 사용되어 왔습니다. 0차원 실리콘 기반 나노재료는 생체의학 분야에서 광범위한 발전을 거듭해 왔습니다. 예를 들어, 생체적합성이 우수한 실리콘 양자점은 새로운 생물학적 이미징 프로브로 개발되었습니다. 이는 양자 구속 효과에 의해 발생하는 반도체 양자점의 발광 특성에서 영감을 얻은 것입니다.
기타 응용 프로그램
위에서 언급한 용도 외에도 나노실리콘은 고전력 정류기, 고전력 트랜지스터, 다이오드, 스위칭 소자, 반도체 이산 소자, 전력 소자, 집적 회로 및 에피택셜 기판 제조에 사용됩니다. 또한 고온 코팅 및 내화성, 내식성 및 정전기 방지 재료의 원료로도 사용됩니다. 나노실리콘은 고압에서 다이아몬드와 혼합하면 탄화규소-다이아몬드 복합 소재를 형성합니다. 이러한 복합 소재는 절삭 공구에 사용됩니다. 또한, 나노실리콘은 고규소 주철, 규소강 및 다양한 유기규소 화합물 제조에도 사용됩니다.
에픽 파우더
에픽 파우더의 최첨단 분쇄 솔루션은 나노실리콘 생산 공정의 선두에 있습니다. 볼 밀 및 공기 분급기와 같은 고성능 장비를 통합하여 에픽 파우더는 최적의 입자 크기 분포와 순도를 가진 나노실리콘을 생산하는 데 필요한 정밀성을 보장합니다. 고급 리튬 배터리 음극, 태양광 전지 또는 생체 의학 응용 분야 등 어떤 용도로 사용되든, 에픽 파우더의 맞춤형 분쇄 장비는 에너지 소비를 최소화하면서 생산 효율을 극대화하는 데 도움을 줍니다. 에픽 파우더는 끊임없는 연구 개발을 통해 나노실리콘 응용 분야의 세계적인 발전에 기여하고 있습니다. 에픽 파우더는 비용 효율적인 가격으로 최고의 성능을 달성할 수 있도록 필수적인 지원을 제공합니다.