二氧化矽的應用

二氧化矽是制造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光導纖維、電子工業的重要部件、光學儀器、工藝品和耐火材料的原料，是科學研究的重要材料。

當二氧化矽結晶完美時就是水晶；二氧化矽膠化脫水後就是瑪瑙；二氧化矽含水的膠體凝固後就成為蛋白石；二氧化矽晶粒小於幾微米時，就組成玉髓、燧石、次生石英岩。

物理性質和化學性質均十分穩定的礦產資源，晶體屬三方晶系的氧化物礦物，即低溫石英（a-石英），是石英族礦物中分布最廣的一個礦物種。廣義的石英還包括高溫石英（b-石英）。石英塊又名矽石，主要是生產石英砂(又稱矽砂)的原料，也是石英耐火材料和燒制矽鐵的原料。

冶金
矽金屬、矽鐵合金和矽鋁合金等的原料或添加劑、熔劑。

建築
混凝土、膠凝材料、築路材料、人造大理石、水泥物理性能檢驗材料（即水泥標准砂）等。

化工
矽化合物和水玻璃等的原料，硫酸塔的填充物，無定形二氧化矽可作為吸附劑來使用。

機械
鑄造型砂的主要原料，研磨材料（噴砂、硬研磨紙、砂紙、砂布等）。.

電子
高純度金屬矽、通訊用光纖等。

在微電子工藝中, SiO 2 薄膜因其優越的電絕緣性和工藝的可行性而被廣泛采用。在半導體器件中, 利用SiO 2 禁帶寬度可變的特性, 可作為非晶矽太陽電池的薄膜光吸收層, 以提高光吸收效率; 還可作為金屬2氮化物2氧化物2半導體(MN SO ) 存儲器件中的電荷存儲層, 集成電路中CMOS 器件和SiGeMOS 器件以及薄膜晶體管(TFT ) 中的柵介質層等。此外, 隨著大規模集成電路器件集成度的提高, 多層布線技術變得愈加重要, 如邏輯器件的中間介質層將增加到4～ 5 層, 這就要求減小介質層帶來的寄生電容。鑒於此, 現在很多研究者都對低介電常數介質膜的種類、制備方法和性能進行了深入研究。對新型低介電常數介質材料的要求是: 在電性能方面具有低損耗和低耗電; 在機械性能方面具有高附著力和高硬度; 在化學性能方面要求耐腐蝕和低吸水性; 在熱性能方面有高穩定性和低收縮性。目前普遍采用的制備介質層的SiO 2, 其介電常數約為4. 0, 並具有良好的機械性能。如用於矽大功率雙極晶體管管芯平面和臺面鈍化, 提高或保持了管芯的擊穿電壓, 並提高了晶體管的穩定性。這種技術, 完全達到了保護鈍化器件的目的, 使得器件的性能穩定、可靠, 減少了外界對芯片沾汙、幹擾, 提高了器件的可靠性能。

20 世紀80 年代末期, Si 基SiO2 光波導無源和有源器件的研究取得了長足的發展, 使這類器件不僅具有優良的傳導特性, 還將具備光放大、發光和電光調制等基本功能, 在光學集成和光電集成器件方面很有應用前景, 可作為波導膜、減反膜和增透膜。隨著光通信及集成光學研究的飛速發展, 玻璃薄膜光波導被廣泛應用於光無源器件及集成光路中。制備性能良好的用作光波導的薄膜顯得至關重要。集成光路中光波導的一般要求: 單模傳輸、低傳輸損耗、同光纖耦合效率高等。波導損耗來源主要分為材料吸收、基片損耗、散射損耗三部分。通過選用表面粗糙度高、平整的光學用玻璃片或預先濺射足夠厚的SiO2 薄膜的普通玻璃基片, 使波導模瞬間場分布遠離粗糙表面,以減少基底損耗。激光器用減反膜的研究也取得了很大的進展。中國工程物理研究院與化學所用溶膠凝膠法成功地研制出紫外激光SiO2 減反膜。結果表明, 浸入塗膜法制備的多孔SiO2 薄膜比早期的真空蒸發和旋轉塗膜法制備的SiO2 薄膜有更好的減反射效果。在波長350nm 處的透過率達到98%以上, 紫外區的最高透過率達到99%以上。該SiO2 薄膜有望用於慣性約束聚變( ICF) 和X 光激光研究的透光元件的減反射膜。目前在溶膠凝膠工藝制備保護膜、增透膜方面也取得了一些進展。此法制備的SiO2 光學薄膜在慣性約束聚變的激光裝置中已成為一種重要的手段,廣泛地應用於增透光學元件上, 如空間濾波器、窗口、靶室窗口或打靶透鏡。在諧波轉換元件KDP晶體上用溶膠工藝鍍制保護、增透膜,能改善KDP 晶體的工作條件,提高諧波光束的質量與可聚焦功率。

橡膠、塑料
在橡膠中添加二氧化矽，可提高橡膠的耐磨度。

可降低輪胎滾動阻力的同時可改善輪胎的耐磨性和抗濕滑性。
使用二氧化矽的膠料拉伸強度、撕裂強度、耐磨性等均有提高。

塗料
填料（可提高塗料的耐候性）、可用來生產消光劑，亦可以作為塗料增稠劑。

食品、藥品
在食品工業中主要用於防止粉狀食品聚集結塊，以保持自由流動的一類食品添加劑或用於吸附液態的香料、油脂、維生素等，使之成為粉末狀，如粉末油脂、固體香料和固體酒之類制品。（例：奶粉）
在藥品生產中可作為助流劑、催化劑載體等。

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