مسحوق السيليكون الكروي مادة بالغة الأهمية في العديد من الصناعات، وهو معروف بخصائصه وتطبيقاته الفريدة. ويتضمن إنتاجه تقنيات متعددة تصنف إلى طرق فيزيائية وطرق كيميائية. ويعتمد ذلك على ما إذا كان التحول الكيميائي يحدث أثناء العملية.
ما هي طرق إنتاج مسحوق السيليكون الكروي؟
1. الأساليب الفيزيائية:
لا تتضمن هذه الطرق تفاعلات كيميائية، وهي تشمل تقنيات مثل: الطحن الميكانيكي بالكرات، والرش، والتكوير باللهب، والمعالجة بالبلازما، والتكوير بالحرق عالي الحرارة.
2. الطرق الكيميائية:
تتضمن هذه الطرق التحولات الكيميائية وتشمل: طريقة الطور الغازي، وطريقة الترسيب، والتوليف الحراري المائي، وعملية السول جل، وطريقة المستحلب الدقيق.
يستكشف هذا الدليل 14 طريقة تحضير تضمن الدقة في تحقيق الشكل الكروي المطلوب.
عملية إنتاج مسحوق السيليكون الكروي
01 طريقة الطحن الميكانيكية
تستخدم الطحن الميكانيكي معدات التكسير الاحترافية ومعدات الفحص المساعدة لإنتاج مساحيق فائقة الدقة. وفقًا لحالة المادة، يوجد طحن جاف وطحن رطب. يستخدم الطحن الرطب الماء كوسيط حامل، ويتم طحن الجسيمات عن طريق التحريك والطحن. يمكن أن ينتج هذا منتجات فائقة الدقة ذات تشتت جيد وحجم جسيم موحد.
02 طريقة الرش
التجفيف بالرش هو طريقة للحصول على عينات عن طريق تجفيف المواد الخام السائلة بسرعة من خلال مجفف الرش. تمر المواد الخام السائلة عبر جهاز التبخير لتكوين قطرات دقيقة للغاية. تتلامس القطرات مع الهواء الساخن وتهاجر الرطوبة الداخلية إلى الخارج. تتكتل جزيئات المواد الخام. بعد التجفيف، يمكن للناس الحصول على المنتج المطلوب.
03 طريقة كروية اللهب
تحت درجة حرارة تتراوح بين 1600 و2000 درجة مئوية، تذوب الحواف الموجودة على سطح المسحوق تدريجيًا. تتشكل كرة تحت تأثير التوتر السطحي. يتم استخدام مسحوق الكوارتز العادي كمادة خام، ويتم تحضير مسحوق السيليكون الكروي بطريقة لهب الأكسجين والأسيتيلين. يمكن أن يضمن ذلك أن يكون سطحه أملسًا وأن يصل معدل التكور إلى 95%.
04 طريقة الصهر باللهب
باستخدام مسحوق السيليكون الزاوي كمادة خام، نقوم بسحقه وغربلته وتنقيته وإجراء معالجات أولية أخرى. تقوم آلة سحق تدفق الهواء بسحق مسحوق السيليكون الزاوي. بعد المعالجة الأولية متعددة المراحل، نقوم بغربلته إلى حجم جسيم مناسب. نستخدم الأسيتيلين والغاز الطبيعي والغازات الأخرى كمصدر للحرارة لإذابة المسحوق، ويظل اللهب نظيفًا وخاليًا من التلوث. يذيب اللهب عالي الحرارة مسحوق السيليكون الزاوي بحجم جسيم مناسب على الفور، ونقوم بتبريده بسرعة حتى يتحول إلى شكل كروي. نحصل على مسحوق سيليكون كروي عالي النقاء وحجم جسيم موحد.
05 طريقة البلازما
تستخدم طريقة البلازما درجة الحرارة العالية الناتجة عن قوس البلازما. يتم إذابة مسحوق ثاني أكسيد السيليكون أو مسحوق الكوارتز إلى قطرات، ثم يتم تحويلها إلى شكل كروي تحت تأثير التوتر السطحي ثم يتم تبريدها لتكوين جزيئات ثاني أكسيد السيليكون الكروية.
06 طريقة التكليس بالحرارة العالية
تشير طريقة التكليس الكروي بالحرق عالي الحرارة إلى شيخوخة مسحوق خام الكوارتز الطبيعي المختار الخام في ظل ظروف قلوية ثم الترشيح. يتم تجفيف مادة الترشيح وتجفيفها، وإضافة مادة رابطة للحصول على عينة كتلة، وحرقها في فرن عالي الحرارة، وتبريدها ثم تشتيتها، من خلال الطحن والتكليس الكروي والفصل المغناطيسي وتصنيف فصل الهواء. أخيرًا، يتم تصنيع مساحيق السيليكون الكروية فائقة النقاء. يتميز المنتج الذي يتم الحصول عليه بهذه الطريقة بمعدل كروي مرتفع، وبياض جيد، ونقاء عالي، وسيولة جيدة وقابلية للتشتت. ومع ذلك، لا يزال في مرحلة المختبر.
07 طريقة الاحتراق المباشر
نظرًا لأن السيليكون الكروي المنصهر باللهب عبارة عن كروية منصهرة من مسحوق معدني طبيعي، فهناك بعض القيود من حيث النقاء وتوزيع حجم الجسيمات. تستخدم بعض الشركات الأجنبية الرائدة طريقة التحضير بطريقة الاحتراق المباشر (VMC). وهي لإعداد كرات مجهرية من ثاني أكسيد السيليكون ذات نقاء عالٍ وحجم جسيمات صغير وتوزيع حجم جسيمات يمكن التحكم فيه نسبيًا من خلال التفاعل المباشر لمسحوق السيليكون المعدني مع الأكسجين.
08 طريقة رش الذوبان بدرجة حرارة عالية
طريقة رش الذوبان عالي الحرارة هي إذابة الكوارتز عالي النقاء في سائل عند 2100-2500 درجة مئوية، والحصول على مسحوق السيليكون الكروي بعد الرش والتبريد. سطح المنتج أملس، ويمكن أن يصل معدل الكروية ومعدل غير متبلور إلى 100%. تستخدم بعض الشركات المصنعة في الولايات المتحدة واليابان هذه الطريقة لإنتاج مسحوق السيليكون الكروي. لكنها سرية تمامًا للخارج. طريقة رش الذوبان عالي الحرارة سهلة لضمان معدل الكروية ومعدل غير متبلور، ولكن صعوبة تقنية tgdrgddddddddhis هي نظام ذري للمواد عالية الحرارة، وسائل الكوارتز اللزج المنصهر، وضبط حجم جزيئات الذرات، وحل مشاكل مثل منع التلوث والمزيد من التنقية.
09 طريقة الاحتراق منخفضة الحرارة ذاتية الانتشار
تتضمن عملية تدفق عملية الاحتراق منخفضة الحرارة ذاتية الانتشار تحضير سيليكات الصوديوم، وتحضير محلول السيليكات، وتحضير سائل الاحتراق المختلط، وتفاعل الاحتراق، والتلدين وإزالة الكربون، ومعالجة الغسيل وغيرها من الخطوات. تتمثل ميزة هذه الطريقة في أنها تستخدم مسحوق السيليكون البلوري الطبيعي أو مسحوق السيليكون المنصهر كمواد خام. من السهل الحصول عليها. العملية بسيطة، ولا تحتاج إلى معدات خاصة، والتشغيل سهل التحكم، وتكلفة الإنتاج منخفضة. تحتوي المواد المستخدمة في عملية الإنتاج فقط على أيونات الصوديوم وأيونات النترات القابلة للذوبان في الماء للغاية، ولا يتم إدخال أيونات شوائب أخرى، مما يساعد على تحضير مسحوق السيليكون عالي النقاء. في الوقت الحاضر، هذه الطريقة في مرحلة المختبر فقط ولا يمكن إنتاجها بكميات كبيرة بشكل جيد.
10 طريقة الطور الغازي
تستخدم عملية الإنتاج مواد تحتوي فقط على أيونات الصوديوم وأيونات النترات، والتي تذوب بدرجة عالية في الماء، ولا نضيف أيونات شوائب أخرى. هذا النهج مناسب لإعداد مسحوق السيليكون عالي النقاء. حاليًا، هذه الطريقة في مرحلة المختبر فقط ولا يمكننا إنتاجها بكميات كبيرة بشكل فعال.
11 طريقة الترسيب
نستخدم زجاج الماء والمُحمض ومواد خام أخرى، ونضيف كمية مناسبة من المُنشِّط السطحي. نولي اهتمامًا وثيقًا بالتحكم في درجة الحرارة طوال عملية التحضير بأكملها. إذا تجاوزت قيمة الرقم الهيدروجيني 8، نضيف مثبتًا. بعد الغسيل والتجفيف والتكليس، نشكل مسحوق السيليكون الكروي. يتميز مسحوق السيليكون الكروي المحضر بهذه الطريقة بحجم جسيمات موحد للغاية وتكلفة منخفضة وتدفق عملية بسيط وسهل التحكم. يمكننا استخدامه في الإنتاج الصناعي، لكن العيب هو أنه قد يتكتل.
12 طريقة التخليق الحراري المائي
نحن نستخدم على نطاق واسع طريقة التخليق الحراري المائي لإعداد الجسيمات النانوية في الطور السائل. بشكل عام، نجمع المركبات غير العضوية والعضوية مع الماء تحت ظروف درجات الحرارة العالية والضغط العالي من 150 درجة مئوية إلى 350 درجة مئوية. نسمح للأيونات والجزيئات ومجموعات الأيونات وما إلى ذلك بالدخول إلى منطقة النمو مع بلورات البذور من خلال الحمل الحراري القوي، وأخيرًا، نحصل على محلول مشبع وبلورات. يمكن أن تشكل المواد غير العضوية عن طريق الترشيح والغسيل والتجفيف جسيمات دقيقة للغاية وعالية النقاء. إن استخدام طريقة التخليق الحراري المائي لإعداد مسحوق السيليكون الكروي يزيل عملية التحويل إلى أكاسيد المطلوبة بواسطة طرق التخليق في الطور السائل العامة، مما يقلل من احتمالية التكتل الصلب.
13 طريقة السول-جل
طريقة السول-جل هي خلط المواد الخام بشكل موحد مع الطور السائل، وتحليلها تحت ظروف معينة، وتشكيل سول من خلال التكثيف الكيميائي، وتشكيل هلام السيليكا مع بنية شبكية ثلاثية الأبعاد بعد فترة من الزمن. بعد الترشيح والغسيل والتجفيف والتلبيد، يمكننا الحصول على جزيئات ثاني أكسيد السيليكون النانوية أو جزيئات الكوارتز النانوية.
14 طريقة المستحلب الدقيق
المستحلب الدقيق هو طريقة يتم فيها تشكيل مستحلب موحد من مرحلتين غير متوافقتين تحت تأثير مادة فعالة بالسطح. تستخدم هذه الطريقة المساحة الصغيرة بين المرحلتين لتكوين نوى تحت توجيه مصدر السيليكون، وتحصل على جزيئات كروية من السيليكا أو الكوارتز بعد المعالجة الحرارية. نظرًا للمساحة المحدودة للتكوين والنمو، فإن جزيئات السيليكا الناتجة عن هذه الطريقة صغيرة الحجم وليس من السهل تكتلها.