Mikroprah stopljenog silicijevog dioksida (Fused Silica Micropowder) je visoko{0}}čistoća, vrlo ujednačen ne-metalni materijal koji se prvenstveno sastoji od silicijevog dioksida (SiO₂). Njegov kemijski sastav i fizikalna svojstva podupiru njegovu široku primjenu u elektroničkom pakiranju, vatrostalnim materijalima, proizvodnji keramike i optičkih uređaja. Ovaj će članak detaljno opisati glavne komponente i ključna svojstva mikropraha od taljenog silicija.
Glavni kemijski sastav: silika -visoke čistoće (SiO₂)
Glavna komponenta mikropraha od taljenog silicijevog dioksida je silicijev dioksid (SiO₂), koji obično prelazi 99,5%, a neki vrhunski-proizvodi mogu se pohvaliti čistoćom od 99,9% ili višom. Ovaj SiO₂ visoke -čistoće dobiva se iz prirodnog kvarcnog pijeska ili sintetičkog kvarca. Tali se na visokim temperaturama (obično između 1700 i 2100 stupnjeva) i brzo se hladi kako bi se stvorila amorfna (ne-kristalna) struktura. Postupci finog mljevenja i klasifikacije proizvode mikroprahove različitih veličina čestica. Budući da se većina metalnih nečistoća (kao što su željezo, aluminij i kalcij) uklanjaju tijekom procesa taljenja, topljeni -silikatni prah ima iznimno nizak sadržaj nečistoća. Konkretno, sadržaj oksida prijelaznih metala kao što su Fe₂O₃, Al2O3, Na₂O i K₂O obično se kontrolira ispod desetaka ppm (dijelova na milijun), čime se osigurava izvrsna električna izolacija i kemijska stabilnost materijala.
Kristalna struktura: amorfni SiO₂
Za razliku od kristalnog silicijevog dioksida (kao što je kvarcni kristal), taljeni -silicijev dioksid ima amorfnu (amorfnu) strukturu, što znači da njegov raspored atoma pokazuje poredak kratkog-dometa i nered-dugog dometa. Ova struktura daje topljenom-silicijevom prahu sljedeća svojstva:
1. Nizak koeficijent toplinske ekspanzije (otprilike 0,5 × 10⁻⁶/ stupanj), što ga čini manje osjetljivim na pucanje u okruženjima s visokom-temperaturom i prikladnim za primjene na visokim-temperaturama.
2. Izvrsna otpornost na toplinski udar, što mu omogućuje da izdrži drastične fluktuacije temperature bez kvara. 3.
Izvrsna propusnost svjetla (osobito u UV području) čini ga vrijednim za primjene u optičkom polju.
Nasuprot tome, kristalni silicij (kao što je kristobalit ili tridimit) može proći kroz fazne prijelaze na visokim temperaturama, što rezultira povećanjem volumena i smanjenom stabilnošću materijala. Stoga, fuzionirani-amorfni silicij prah nudi prednosti u primjenama koje zahtijevaju visoku stabilnost.
Raspodjela veličine čestica i svojstva površine
Veličina čestica fuzioniranog -silicij praha obično se kreće od 0,1 μm do 100 μm, ovisno o primjeni. Kroz metode kao što su mljevenje protokom zraka, mljevenje s kuglicama ili kemijska sinteza, njegovom raspodjelom veličine čestica može se manipulirati kako bi se zadovoljili precizni zahtjevi raznih industrija. Na primjer:
• Ultrafini prah silicijevog dioksida ispod 1 μm često se koristi u industriji elektroničkog pakiranja za poboljšanje faktora punjenja i izolacijskih svojstava.
• Grublje čestice veličine desetaka mikrona mogu se koristiti u industriji vatrostalnih materijala kako bi se poboljšala otpornost materijala na trošenje. Nadalje, fuzionirani -silicijev dioksid u prahu obično ima malu količinu silanolnih (Si-OH) skupina na svojoj površini, što može utjecati na njegovo vezivanje sa smolama ili drugim materijalima matrice. Stoga je u određenim primjenama (kao što su spojevi za zalivanje epoksidnih smola), potrebna modifikacija površine (kao što je obrada silanskim sredstvom za spajanje) kako bi se optimizirala njegova disperzibilnost i kompatibilnost međupovršina.
Utjecaj drugih manjih komponenti
Iako se taljeni -silikatni prah prvenstveno sastoji od -SiO₂ visoke čistoće, vrlo male količine drugih komponenti (kao što su TiO₂, B₂O₃, P₂O₅), kao što su TiO₂, B₂O₃ i P₂O₅, mogu biti prisutne kao aditivi za podešavanje indeksa loma materijala, toplinske vodljivosti, ili mehanička čvrstoća. Međutim, sadržaj ovih komponenti obično se strogo kontrolira ispod 1% kako bi se izbjegao negativan utjecaj na ukupna svojstva materijala.
Zaključak
Prah silicijevog dioksida-stope fuzije primarno se sastoji od amorfnog silicijevog dioksida (SiO₂) visoke-čistoće. Njegova izvrsna kemijska stabilnost, nisko toplinsko širenje i dobra izolacijska svojstva čine ga ključnim materijalom u mnogim visoko-tehnološkim poljima. Preciznom kontrolom čistoće, veličine čestica i površinskih svojstava, fuzijski-silicijski prah može zadovoljiti stroge zahtjeve industrija kao što su elektronika, optika i vatrostalni materijali. U budućnosti, s napretkom znanosti o materijalima, opseg njegove primjene će se dodatno proširiti.
