纳米硅

取自 食品百科全书

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当前修订版本

基本概念

纳米硅指的是直径小于5纳米（10亿（1G）分之一米）的晶体硅颗粒。

纳米硅粉

纳米硅粉具有纯度高，粒径小，分布均匀等特点。比表面积大，高表面活性，松装密度低，该产品具有无毒，无味，活性好。纳米硅粉是新一代光电半导体材料，具有较宽的间隙能半导体，也是高功率光源材料。纳米硅粉的比表面积研究是非常重要的，纳米硅粉的比表面积检测数据只有采用BET方法检测出来的结果才是真实可靠的，国内目前有很多仪器只能做直接对比法的检测，现在国内也被淘汰了。目前国内外比表面积测试统一采用多点BET法，国内外制定出来的比表面积测定标准都是以BET测试方法为基础的，请参看我国国家标准（GB/T 19587-2004）-气体吸附BET原理测定固态物质比表面积的方法。比表面积检测其实是比较耗费时间的工作，由于样品吸附能力的不同，有些样品的测试可能需要耗费一整天的时间，如果测试过程没有实现完全自动化，那测试人员就时刻都不能离开，并且要高度集中，观察仪表盘，操控旋钮，稍不留神就会导致测试过程的失败，这会浪费测试人员很多的宝贵时间。F-Sorb 2400比表面分析仪是真正能够实现BET法检测功能的仪器（兼备直接对比法），更重要的F-Sorb 2400比表面分析仪是迄今为止国内唯一完全自动化智能化的比表面积检测设备，其测试结果与国际一致性很高，稳定性也很好，同时减少人为误差，提高测试结果精确性。

主要用途：

可与有机物反应，作为有机硅高分子材料的原料

金属硅通过提纯制取多晶硅。

金属表面处理。

替代纳米碳粉或石墨，作为锂电池负极材料，大幅度提高锂电池容量

纳米硅防水剂

一、性能特点

白色乳液，无毒，无刺激味,不燃烧，PH值12，密度1.15～1.2。用于砖瓦、水泥、石膏、石灰、涂料、石棉、珍珠岩、保温板等基面上具有优异的防水抗渗效果。有防止建筑物风化、冻裂及外墙保洁、防污、防霉、防长青苔之功能；质量可靠，耐久性好，耐酸碱，耐候性优良，对钢筋无锈蚀，且使用安全，施工方便。砂浆抗渗性能≥S14，混凝土抗渗性能≥S18。技术性能符合JC474－1999[砂浆、混凝土防水剂]标准及JC/T902-2002标准

二、使用方法

1、喷涂施工：

使用前先将基面清理干净（特别是油污、青苔），将纳米硅防水剂加8倍清水搅拌均匀，用喷雾器或刷子直接在干燥的基面上施工，纵横至少连续两遍（上一遍没干时施工第二遍），对于1:2.5砂浆的毛面，大约可渗透1mm深，有效寿命可达5~10年，每公斤本剂每遍可施工约40~50m2,施工后24小时内不得受雨淋水浸，4℃以下停止施工。常温下干燥后即有优良的防水效果，一周后效果更佳（冬季固化时间较长）。试验表明：固化后的防水试块高温300℃反复锻烧20次及－18℃反复冷冻20次后，防水效果没有明显变化。稀释液现配现用，当天用完。

2、防水砂浆施工：

清理基层泥沙、杂物、油污等，灰砂比控制在1:2.5～3（425＃硅酸盐水泥、中砂含泥量小于3％）；纳米硅防水剂加水8－15倍（体积比）可直接用于配制防水砂浆，水灰比≤0.5，实际净防水剂用量占水泥的3～5％。抹防水层分两层施工（每层10mm厚）；底层先抹素灰浆1mm，再抹防水砂浆层，初凝时压实，用木抹戳成麻面；抹第二层防水砂浆后赶光压实。按正常养护或喷洒本公司生产的水泥养护剂。

3、防水混凝土施工：

纳米硅防水剂加水45倍（体积比）直接配制混凝土即可。与普通混凝土的施工方法相同。施工后按正常养护或喷洒本公司生产的水泥养护剂。

4、渗漏维修施工：

原基层光面时需凿成麻面，清洗浮灰后，做素灰浆结合层，再抹防水砂浆层。正在漏水部位必须先堵漏止水。阴阳角要做成圆角，并压实。留茬要坡形（接茬宽度100~150mm），接茬时先用素灰浆涂刷，再抹防水砂浆层。

三、注意事项

1、作外加剂冬季施工时，可与亚硝酸钠类防冻剂配合使用。

2、为一般性化学物品，施工人员在贮运及使用中应小心勿溅到面部，尤其不得溅入眼内，否则立即用大量清水冲洗或就医。操作时戴上乳胶手套、防护眼镜，穿好工作服，避免本剂接触皮肤。

3、使用中不得接触锌、铝、锡等较活泼金属，更不能用金属容器储存，以免发生化学反应引起产品变质及容器被腐蚀。

4、阴凉密封保存，贮运中防止雨淋或曝晒，冬季防止冰冻。保存期24个月，超过保存期检验合格仍可使用。

纳米硅半导体发光材料

21世纪是高度信息化的时代，微电子信息处理的速度迅速发展，但逐步趋向极限。要有所突破，实现光电集成是必由之路。在硅片上实现光电集成从工艺和材料上看是最理想的方案，但受到以下限制：硅具有间接带隙，只能发射极微弱的红外光，长期以来被认为不适合于光子学应用，特别是不能用作在光子学中起关键作用的光源。1990年多孔硅的室温强可见光发射被发现，使人们看到了硅被应用于光子学光源的可能性。我们组近十年的研究一直以此为目标，坚持硅基发光材料和器件的基础研究.

纳米硅半导体发光材料研究成果

(1)通过改变富硅量、退火条件等，控制氧化硅中硅纳米晶的尺寸及密度。文献认为出现硅纳米晶的临界温度是1000oC，而我们通过试验确定出现纳米晶的临界退火温度为900oC。右图是经900oC退火富硅量约为30%富硅氧化硅的高分辨电镜象。可以清楚硅纳米晶。图左上角是它的电子衍射图。

(2)首次观察到Au/（Ge/SiO2）超晶格/p-Si结构的电致发光。右图出四周期Ge/SiO2超晶格的高分辨电镜图。其中亮线为SiO2，厚度为2.0nm，Ge层厚为2.4nm。

(3)在硅衬底上用磁控溅射技术生长了纳米SiO2/Si/SiO2双势垒(NDB)单势阱三明治结构,首次实现Au/NDB/p-Si结构的可见电致发光。发现电致发光的峰位、强度随纳米硅层厚度(W)的改变作同步振荡，如右图所示。进一步试验和分析证明，振荡周期等于1/2载流子的deBroglie波长。用我们组提出的电致发光模型作了解释。

(4)首次在用磁控溅射生长的SiO2：Si：Er薄膜的基础上实现了波长为1.54μm（光通讯窗口）的Er电致发光。

(5)在热处理ITO/自然氧化硅/p-Si中首次获得低阈值电压的360nm的紫外电致发光，是已报道的最短波长的硅基电致发光。

纳米硅半导体发光材料应用前景

我们在硅衬底上设计了十来种硅/氧化硅纳米结构，实现了从近紫外到近红外的各主要波段（包括1.54和1.62μm）的光致发光和正向或反向偏压下的低阈值电压电致发光，并提出了受到广泛支持的光致发光和电致发光模型，这为最终实现硅基光电集成打下一定的基础。具有重要的科学意义和巨大的应用前景。