ซิลิคอน เป็นธาตุที่พบมากเป็นอันดับสองของโลก รองจากออกซิเจน ปริมาณที่มากและต้นทุนต่ำทำให้เป็นหนึ่งในวัสดุอนินทรีย์ที่หาได้ง่ายที่สุด ในการพัฒนาเทคโนโลยีสมัยใหม่ นาโนวัสดุสามารถปรับปรุงคุณสมบัติต่างๆ ของซิลิคอนได้อย่างมีนัยสำคัญ นาโนซิลิคอนมีศักยภาพอย่างกว้างขวางสำหรับการนำไปประยุกต์ใช้ในวัสดุแอโนดที่ทำจากซิลิคอน เซลล์แสงอาทิตย์ การเรืองแสง ชีวการแพทย์ และสาขาอื่นๆ นาโนซิลิคอน หมายถึงอนุภาคซิลิคอนในระดับนาโน ผงนาโนซิลิคอนมีความบริสุทธิ์สูง ขนาดเล็ก ขนาดอนุภาคและการกระจายตัวที่สม่ำเสมอ มีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ กิจกรรมพื้นผิวสูง และความหนาแน่นต่ำ ผลิตภัณฑ์นี้ปลอดสารพิษและไม่มีกลิ่น ปัจจุบันวิธีการหลักในการเตรียมผงนาโนซิลิคอน ได้แก่ การบดด้วยลูกกลิ้งเชิงกล เคมี การสะสมไอ (CVD) และการระเหยของพลาสมาและการควบแน่น
เครื่องจักรกล การบดลูกบอล วิธี
วิธีการนี้เกี่ยวข้องกับการหมุนเชิงกลและปฏิสัมพันธ์ของอนุภาค ซึ่งจะก่อให้เกิดแรงดันและแรงเฉือนในการบดเชิงกล โดยการบดวัสดุซิลิคอนขนาดใหญ่ให้เป็นผงขนาดนาโน โดยทั่วไปกระบวนการนี้จะใช้การบดทรายเปียกร่วมกับการพ่นแห้ง จะมีการเติมสารช่วยบดในระหว่างกระบวนการบด นอกจากนี้ยังต้องมีขั้นตอนหลังการประมวลผลด้วย อนุภาคนาโนซิลิคอนที่ได้จะมีขนาดประมาณ 100 นาโนเมตร ซึ่งสามารถลดลงเหลือ 75-80 นาโนเมตรได้ ผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมเชื่อว่าก่อนที่จะถึงช่วงเพิ่มปริมาณวัสดุแอโนดซิลิคอน-คาร์บอน การปรับปรุงห่วงโซ่กระบวนการและอุปกรณ์ในกระบวนการบดแบบลูกบอลจะเป็นกุญแจสำคัญ ซึ่งจะช่วยให้เกิดความสมดุลที่ดีที่สุดระหว่างประสิทธิภาพและต้นทุนของผลิตภัณฑ์
วิธีการสะสมไอสารเคมี
การสะสมไอเคมี (CVD) ใช้ไซเลน (SiH4) เป็นวัสดุปฏิกิริยา นำมาใช้ผลิตผงนาโนซิลิคอน การสะสมไอเคมีสามารถแบ่งได้เป็น การสะสมไอเคมีที่เพิ่มความเข้มข้นในพลาสมา (PECVD) การสะสมไอเคมีเหนี่ยวนำด้วยเลเซอร์ (LICVD) และปฏิกิริยาฟลูอิไดซ์เบด (FBR) ขึ้นอยู่กับแหล่งพลังงานที่ใช้ ในบรรดาเทคโนโลยีเหล่านี้ PECVD และ LICVD เป็นเทคโนโลยีการผลิตผงนาโนซิลิคอนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในอุตสาหกรรม
วิธีการระเหยพลาสมาและการควบแน่น
วิธีนี้ถูกนำมาใช้ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมาเพื่อผลิตผงที่มีความบริสุทธิ์สูง ละเอียดเป็นพิเศษ ทรงกลม และมีมูลค่าเพิ่มสูง เป็นวิธีที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ แหล่งความร้อนพลาสมาถูกนำมาใช้เพื่อเปลี่ยนวัตถุดิบให้กลายเป็นอะตอม โมเลกุล หรือไอออนที่แตกตัวเป็นไอออนบางส่วน จากนั้นจึงควบแน่นอย่างรวดเร็วจนกลายเป็นผงแข็ง วิธีนี้เหมาะสำหรับการเตรียมวัสดุนาโนโลหะชนิดต่างๆ นอกจากนี้ยังเหมาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุนาโนคาร์ไบด์และไนไตรด์ ผงนาโนซิลิคอนที่ผลิตด้วยวิธีนี้มีความบริสุทธิ์สูง ขนาดอนุภาคที่ควบคุมได้ และประสิทธิภาพการผลิตสูง เป็นเทคโนโลยีหลักที่ผู้ผลิตชั้นนำจากต่างประเทศใช้ อย่างไรก็ตาม การนำวิธีนี้มาใช้ในประเทศจีนค่อนข้างล่าช้า การวิจัยในด้านนี้ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น ยังคงมีความท้าทายในด้านต่างๆ เช่น การวิจัยเชิงทฤษฎีขั้นพื้นฐานและการศึกษาประสิทธิภาพของอนุภาคนาโน ประเด็นที่เกี่ยวข้องกับผลผลิตและอัตราการผลิตยังคงมีอยู่ การผลิตผงนาโนซิลิคอนประสิทธิภาพสูงในประเทศจีนยังไม่ได้รับการควบคุมอย่างอิสระอย่างสมบูรณ์
วัสดุแอโนดที่ทำจากซิลิกอน
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การพัฒนาอย่างรวดเร็วของแบตเตอรี่ลิเธียมได้มุ่งเน้นไปที่วัสดุแอโนดซิลิคอน วัสดุแอโนดซิลิคอนเป็นส่วนประกอบสำคัญสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมความหนาแน่นพลังงานสูงรุ่นต่อไป อย่างไรก็ตาม ซิลิคอนจะขยายตัวอย่างมากในระหว่างการทำลิเธียม การขยายตัวนี้จำเป็นต้องมีการปรับปรุงวัสดุแอคทีฟให้เหมาะสมเพื่อรักษากระบวนการผสมโลหะผสมและการแยกโลหะผสมแบบย้อนกลับได้ การปรับปรุงนี้ช่วยป้องกันการแตกตัวหรือการเสื่อมสภาพของวัสดุแอคทีฟ ดังนั้น แอโนดซิลิคอนที่มีโครงสร้างระดับนาโนจึงมีเสถียรภาพด้านประสิทธิภาพในระยะยาว ซึ่งแตกต่างจากแอโนดซิลิคอนขนาดไมครอนแบบดั้งเดิม
สนามเซลล์โฟโตโวลตาอิก
นาโนซิลิคอนถูกนำมาใช้ในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางรุ่นที่สองที่ทำจากซิลิคอน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเซลล์ฟิล์มบางไมโครคริสตัลไลน์ซิลิคอน เทคโนโลยีเซลล์ฟิล์มบางที่ใช้นาโนซิลิคอนมีข้อได้เปรียบที่โดดเด่นเหนือเทคโนโลยีที่ใช้ซิลิคอนรุ่นที่สองอื่นๆ อย่างไรก็ตาม การเตรียมนาโนซิลิคอนและการประยุกต์ใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์ยังคงไม่ได้รับการพัฒนาอย่างเต็มที่ เซลล์แสงอาทิตย์รุ่นที่สองมีส่วนแบ่งตลาดค่อนข้างต่ำ และยังไม่ใช่เทคโนโลยีหลัก
ซิลิคอนผลึกนาโนความบริสุทธิ์สูงถูกนำมาใช้ในการผลิตสารเคลือบอิเล็กทรอนิกส์ซิลิคอน สารเคลือบนี้จะถูกเคลือบบนพื้นผิวของแผ่นรองรับเซลล์แสงอาทิตย์ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงพลังงานของเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอน ซึ่งถือเป็นทิศทางสำคัญในอุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์
สนามไฟส่องสว่าง
การควบคุมเส้นผ่านศูนย์กลางของอนุภาคนาโนซิลิคอนทำให้สามารถปล่อยแสงได้เต็มสเปกตรัมตั้งแต่สีน้ำเงินไปจนถึงสีแดง นอกจากนี้ยังสามารถรองรับการเรืองแสงไฟฟ้าที่ควบคุมด้วยไฟฟ้าได้อีกด้วย
สาขาชีวการแพทย์
เนื่องจากความเป็นพิษต่ำและความเข้ากันได้ทางชีวภาพต่ำ วัสดุชีวภาพที่ทำจากซิลิคอนจึงมีบทบาทสำคัญในชีวการแพทย์มายาวนาน ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2544 อนุภาคนาโนซิลิคอนที่มีรูพรุนขนาดกลางถูกนำมาใช้อย่างชาญฉลาดเป็นตัวนำส่งยา วัสดุนาโนซิลิคอนที่มีมิติศูนย์ได้รับการพัฒนาอย่างกว้างขวางในการประยุกต์ใช้ทางชีวการแพทย์ ตัวอย่างเช่น ซิลิคอนควอนตัมดอทที่มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดีได้รับการพัฒนาเป็นโพรบถ่ายภาพทางชีวภาพแบบใหม่ ซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากคุณสมบัติการเรืองแสงของจุดควอนตัมสารกึ่งตัวนำที่เกิดจากผลกระทบของการจำกัดควอนตัม
แอปพลิเคชั่นอื่น ๆ
นอกเหนือจากการใช้งานที่กล่าวถึงข้างต้นแล้ว นาโนซิลิคอนยังใช้ในการเตรียมวงจรเรียงกระแสกำลังสูง ทรานซิสเตอร์กำลังสูง ไดโอด อุปกรณ์สวิตชิ่ง อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์แบบแยกส่วน อุปกรณ์กำลังไฟฟ้า วงจรรวม และแผ่นรองรับอิพิแทกเซียล นอกจากนี้ยังใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับสารเคลือบที่อุณหภูมิสูงและวัสดุทนไฟ ทนต่อการกัดกร่อน และป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ เมื่อผสมนาโนซิลิคอนภายใต้แรงดันสูงกับเพชร จะได้วัสดุผสมซิลิคอนคาร์ไบด์-เพชร ซึ่งใช้สำหรับเครื่องมือตัด นอกจากนี้ นาโนซิลิคอนยังใช้ในการเตรียมเหล็กหล่อที่มีซิลิคอนสูง เหล็กซิลิคอน และสารประกอบออร์กาโนซิลิคอนต่างๆ
ผงมหากาพย์
โซลูชันการบดที่ล้ำสมัยของ Epic Powder ถือเป็นผู้นำในกระบวนการผลิตนาโนซิลิคอน ด้วยการผสานรวมอุปกรณ์ประสิทธิภาพสูง เช่น เครื่องบดแบบลูกบอลและเครื่องแยกอากาศ Epic Powder จึงรับประกันความแม่นยำที่จำเป็นในการผลิตนาโนซิลิคอน พร้อมการกระจายขนาดอนุภาคและความบริสุทธิ์ที่เหมาะสม ไม่ว่าจะเป็นการใช้งานในขั้วบวกแบตเตอรี่ลิเธียมขั้นสูง เซลล์แสงอาทิตย์ หรือการใช้งานทางชีวการแพทย์ อุปกรณ์บดที่ออกแบบเฉพาะของ Epic Powder สามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตสูงสุด พร้อมกับลดการใช้พลังงานให้น้อยที่สุด ด้วยการวิจัยและพัฒนาอย่างต่อเนื่อง Epic Powder มีส่วนช่วยในการพัฒนาการใช้งานนาโนซิลิคอนทั่วโลก บริษัทให้การสนับสนุนที่สำคัญเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดในราคาที่คุ้มค่า