Yn erbyn cefndir o iteriad cyflym y diwydiant gwybodaeth electronig tuag at finiatureiddio, gweithredu amledd uchel, a dibynadwyedd uchel, mae powdr micro silicon, fel deunydd sylfaenol hanfodol newydd sy'n cefnogi datblygiad electroneg pen uchel, yn wynebu trothwyon perfformiad sy'n cynyddu'n barhaus. Mae gronynnau micro-powdr silicon wedi'u prosesu'n gonfensiynol, oherwydd eu morffoleg afreolaidd, yn dioddef o ddiffygion cynhenid fel llifadwyedd powdr gwael, dwysedd pacio isel, a chrynodiad straen deunydd amlwg. O'u cymhwyso i ddeunyddiau amgáu electronig, mae'r diffygion hyn yn arwain yn rhwydd at gracio swbstrad, gwastadrwydd annigonol, ac amrywiadau mewn priodweddau deuelectrig, gan eu gwneud yn anaddas ar gyfer gofynion integreiddio manwl gywir ac uchel dyfeisiau electronig uwch. O ganlyniad, mae addasu spheronization wedi dod i'r amlwg fel y datblygiad craidd ar gyfer uwchraddio'r diwydiant micro-powdr silicon o weithgynhyrchu deunyddiau newydd o safon isel, bras i weithgynhyrchu deunyddiau newydd o safon uchel.
Ar hyn o bryd, mae'r technolegau spheronization prif ffrwd ar gyfer micro-powdwr silicon yn y farchnad yn bennaf yn cynnwys siapio mecanyddol, ymasiad fflam, hylosgi uniongyrchol / dull VMC, sfferonization plasma, a dulliau synthesis cemegol:
01 Dull Siapio Mecanyddol
Y dull siapio mecanyddol yw'r broses addasu ffisegol fwyaf sylfaenol, gan ddibynnu'n bennaf ar egwyddorion troi mecanyddol cyflymder uchel, effaith, a malu/siapio. Mae'n defnyddio offer siapio arbenigol megis melinau trawiad cyflym a chyfrwng i gymhwyso gweithredu mecanyddol parhaus i bowdwr micro silicon wedi'i falu, gan dalgrynnu ymylon miniog a chorneli yn gynyddol i wella cylchrededd gronynnau ac atgyweirio diffygion arwyneb. Mae hefyd yn torri i fyny agglomerates caled, gwella dwysedd swmp a flowability.
Mae manteision y dull siapio mecanyddol yn gorwedd yn ei gost isel, ei ddefnydd llawn o adnoddau presennol, proses syml, cyfeillgarwch amgylcheddol, a scalability diwydiannol. Fodd bynnag, ni ellir gwarantu'n ddibynadwy cymhareb gronynnau sfferig, dwysedd tap, a chynnyrch prosesu'r powdr canlyniadol, gan ei gwneud yn addas ar gyfer cynhyrchu powdr sfferig â gofynion ansawdd is yn unig.
02 Dull Cyfuno Fflam
Ar hyn o bryd, y dull ymasiad fflam yw'r llwybr technolegol craidd ar gyfer diwydiannu powdr silica sfferig yn Tsieina, a nodweddir gan dechnoleg aeddfed, costau cynhyrchu cyffredinol cymharol isel, gallu mawr, ac addasrwydd ar gyfer cynhyrchu parhaus ar raddfa fawr. Yn benodol, defnyddir powdr silica onglog fel deunydd crai, sy'n mynd trwy gamau cyn-driniaeth megis melino jet, rhidyllu aml-gam, a phuro. Yna mae'r powdr o faint priodol yn cael ei fwydo i fflam tymheredd uchel, lle mae gronynnau'n toddi ar unwaith ac yn cyfangu i siapiau sfferig o dan densiwn arwyneb, ac yna oeri cyflym a chaledu.
Mae'r ffynhonnell wres yn y dull fflam fel arfer yn defnyddio nwyon glân fel asetylen neu nwy naturiol, gan gynhyrchu fflam glân heb halogiad. Fodd bynnag, mae'r canlyniad spheronization yn cael ei ddylanwadu'n sylweddol gan ffactorau gan gynnwys maint gronynnau deunydd crai, maes tymheredd fflam, amser preswylio, a sefydlogrwydd bwydo. Gall rheolaeth prosesau amhriodol arwain at faterion megis crynhoad gronynnau, sfferau gwag, ehangu dosbarthiad maint gronynnau, cysondeb spheronization annigonol, a chyfraddau sfferonization isel ar gyfer powdrau ultrafine a submicron.
03 Dull Sfferoneiddio Plasma
Mae'r dull spheronization plasma yn dechneg sy'n defnyddio cyflwr ynni uchel plasma ar gyfer prosesu deunyddiau. Mae ei egwyddor yn ymwneud â gosod powdr micro silicon sydd wedi'i falu'n fanwl iawn a thynnu amhuredd cemegol mewn adweithydd plasma. Mae'r powdr yn cael ei doddi'n gyflym ym mharth tymheredd uchel y dortsh plasma, yna'n ffurfio defnynnau sfferig o dan densiwn wyneb, ac yn solidoli i mewn i ronynnau sfferig ar ôl oeri cyflym. O'i gymharu â'r dull ymasiad fflam, mae spheronization plasma yn cynnwys cyfnod hynod fyr o amlygiad tymheredd uchel, sy'n osgoi trawsnewid silica mewn cyfnod crisialog i bob pwrpas. Ar ben hynny, oherwydd ei lefel uchel o awtomeiddio a sefydlogrwydd da, mae'n sicrhau cyfraddau spheronization uwch, unffurfiaeth maint gronynnau uwch, a chynnwys amhuredd hynod o isel.
Serch hynny, mae'r dull hwn yn dal i wynebu heriau sylweddol mewn-mabwysiadu ar raddfa ddiwydiannol. Yn gyntaf, mae plasma thermol yn cael ei gynhesu'n bennaf gan drydan, ac mae colled sylweddol yn ystod trosi ynni trydanol yn blasma, gan arwain at ddefnydd ynni isel ac o ganlyniad costau gwresogi uchel. Yn ail, mae pŵer anwytho generaduron plasma thermol yn cael ei gyfyngu gan offer cyflenwad pŵer, ac mae cyflenwadau pŵer pŵer uchel yn gostus, gan gynnwys buddsoddiad cyfalaf sylweddol, sy'n cyfyngu ar gymwysiadau diwydiannol. Yn ogystal, mae offer craidd fel ffwrneisi spheronization plasma yn parhau i gael ei fonopoleiddio gan gwmnïau Japaneaidd ac Almaeneg. Mae'r gost fuddsoddi gychwynnol uchel hefyd yn ffactor hollbwysig sy'n cyfyngu ar ei gymhwysiad ar raddfa fawr.
04 Hylosgi Uniongyrchol/Dull VMC
Datblygwyd y dull hylosgi uniongyrchol (a elwir hefyd yn ddull VMC) yn wreiddiol gan Japan's Admatechs ac fe'i hystyrir yn broses feincnodi glasurol ym maes pecynnu lled-ddargludyddion pen uchel byd-eang. Mae'r dull hwn yn defnyddio powdr silicon metelaidd purdeb uchel fel y deunydd crai. Mae'r powdr silicon metelaidd ultrafine yn cael ei wasgaru'n unffurf mewn llif ocsigen i gael adwaith di-fflagio rheoledig, gan gynhyrchu silica. Ar yr un pryd, mae'r gwres adwaith uchel ar unwaith a ryddheir gan ocsidiad silicon yn achosi'r silica a gynhyrchir i doddi ac anweddu ar unwaith, yna ail-siapio o dan densiwn wyneb ac oeri a chaledu'n gyflym, gan ffurfio gronynnau silica sfferig amorffaidd yn y fan a'r lle. Drwy gydol y broses, mae rheolaeth fanwl gywir ar grynodiad ocsigen, tymheredd, a chyflymder llif yn galluogi rheoleiddio manwl ar faint gronynnau a morffoleg.
O'i gymharu â dulliau ffisegol eraill, mae'r dull VMC yn goresgyn cyfyngiadau amhuredd deunyddiau crai mwyn cwarts naturiol. Trwy syntheseiddio o silicon metelaidd purdeb uchel, mae'r cynnyrch yn cyflawni cynnwys amhuredd metel hynod o isel, dim cyfnod crisialog gweddilliol, priodweddau dielectrig rhagorol, dosbarthiad maint gronynnau cul, monodispersity rhagorol, a roundness gronynnau hynod o uchel. Mae ei gysondeb cynnyrch yn llawer uwch na'r dulliau fflam traddodiadol. Defnyddir y cynhyrchion yn bennaf mewn senarios gwerth ychwanegol uchel megis pecynnu lled-ddargludyddion pen uchel a deunyddiau electronig tra-amledd uchel. Fodd bynnag, oherwydd bod adwaith di-fflagio powdr silicon metelaidd yn gofyn am drachywiredd system selio offer a rheoli paramedr hynod o uchel, mae costau buddsoddi a chynnal a chadw offer yn sylweddol, mae rheoli diogelwch prosesau yn eithriadol o heriol, mae trothwyon cynhyrchu yn uchel, ac mae monopoli technolegol yn gryf, yn cael ei ddominyddu gan Japan's Admatechs yn y tymor hir.
05 Dull Synthesis Cemegol
Mae dulliau synthesis cemegol yn bennaf yn cynnwys sol-gel,-synthesis cyfnod nwy, adwaith microemwlsiwn, dyodiad/twf hadau, ac eraill. Yn wahanol i'r post-rhesymeg siapio triniaeth o addasu ffisegol, mae'r broses hon yn defnyddio rhagsylweddion silane, silicadau purdeb uchel, ac ati, fel deunyddiau crai. Trwy reoli hydrolysis ffynhonnell silicon, cyddwysiad, cnewyllyn, a phrosesau twf gronynnau, mae gronynnau silica sfferig yn cael eu syntheseiddio'n uniongyrchol yn y fan a'r lle ar y lefel foleciwlaidd, heb ddibynnu ar borthiant powdr cwarts wedi'i falu. Mae'r cynnyrch yn hynod o burdeb ac mae ganddo fwy o botensial o ran meintiau gronynnau mân, dosraniadau maint cul, a dyluniad strwythurol.
Gan gymryd y dull gel sol clasurol fel enghraifft, mae'n defnyddio'r system Stöber, gan ddefnyddio tetraethyl orthosilicate (TEOS) fel y ffynhonnell silicon mewn ethanol catalytig sylfaenol (ee, amonia) system hydoddydd cymysg dŵr ar gyfer hydrolysis ac adweithiau cyddwysiad. Mae TEOS yn hydrolysu'n gyntaf i ffurfio monomerau silanol, sy'n mynd trwy anwedd dadhydradu i ffurfio oligomers silica (SiO₂), gan dyfu yn y pen draw ar niwclysau i gynhyrchu microsfferau silica monodisperse. Ar gyfer paratoi gronynnau sfferig diamedr mwy, gellir mabwysiadu dulliau twf hadau a dyddodiad sy'n atal cnewyllyn eilaidd ac yn hyrwyddo twf epitaxial gronynnau presennol.