سیلیسیم، دومین عنصر فراوان در پوسته زمین پس از اکسیژن است. این عنصر سخت و شکننده، در حالت خالص خود به رنگ آبی خاکستری است و در دمای بسیار بالا ذوب می شود. سیلیسیم، به دلیل ساختار بلوری منظم و پیوندهای قوی بین اتم هایش، مقاومت بالایی در برابر حرارت و خوردگی دارد. این خواص فیزیکی، سیلیسیم را به ماده ای ایده آل برای ساخت مواد ساختمانی و صنایع شیمیایی تبدیل کرده است.
مشخصات عنصر سیلیسیم
در جدول زیر، برخی از مهم ترین مشخصات شیمیایی و فیزیکی عنصر سیلیسیم که آن را به یکی از پرکاربردترین عناصر در صنایع مختلف تبدیل کرده است، آورده شده است. این عنصر شبه فلز، با داشتن ساختار الکترونی پایدار و خواص منحصر به فرد فیزیکی، نقش کلیدی در تولید تراشه های کامپیوتری، پنل های خورشیدی و مواد ساختمانی ایفا می کند.
| توضیحات | مشخصات |
| در دمای اتاق جامد | حالت فیزیکی |
| 1414 درجه سانتیگراد | نقطه ذوب |
| 3265 درجه سانتیگراد | نقطه جوش |
| 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p² | ساختار الکترونی |
| شبه فلز | حالت شیمیایی |
برخلاف بسیاری از مواد، سیلیسیم هنگام انجماد منبسط می شود. این ویژگی منحصر به فرد، آن را به ماده ای ایده آل برای ریخته گری و تولید قطعات با ابعاد دقیق تبدیل کرده است.
کاربردهای سیلیسیم
در زیر به برخی از مهم ترین کاربردهای سیلیسیم اشاره می شود:
- صنعت الکترونیک:
- نیمه رساناها: سیلیسیم به عنوان پایه اصلی ساخت ترانزیستورها، مدارهای مجتمع (IC) و ریزپردازنده ها استفاده می شود. این قطعات قلب تپنده ی دستگاه های الکترونیکی از کامپیوترها و تلفن های همراه گرفته تا خودروها هستند.
- سلول های خورشیدی: سیلیسیم در ساخت سلول های خورشیدی برای تبدیل انرژی نور خورشید به برق استفاده می شود.
- نمایشگرها: در ساخت صفحه نمایش های LCD و OLED از ترکیبات سیلیسیم استفاده می شود.
- صنعت ساخت و ساز:
- سیمان و بتن: سیلیسیم به صورت اکسید (سیلیس) در ساخت سیمان و بتن به عنوان یک ماده چسباننده استفاده می شود.
- شیشه: سیلیس اصلی ترین ماده تشکیل دهنده‌ی شیشه است و به آن استحکام و مقاومت در برابر حرارت می دهد.
- سرامیک ها: سیلیسیم در ساخت انواع سرامیک ها از جمله آجرهای نسوز و کاشی ها استفاده می شود.
کاربرد سیلیس در گرد فولاد mo40
فولاد MO40 با توجه به خواص مکانیکی و فیزیکی بهبود یافته به دلیل حضور سیلیس، در صنایع مختلفی کاربرد دارد. از جمله این کاربردها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- صنعت خودروسازی: تولید قطعاتی مانند شفت ها، چرخ دنده ها و اجزای سیستم تعلیق که به استحکام و مقاومت بالا نیاز دارند.
- صنعت ساخت و ساز: تولید میلگردها، تیرآهن ها و سایر مقاطع فولادی که در ساخت ساختمان ها و سازه ها استفاده می شوند.
- صنعت نفت و گاز: تولید لوله ها و اتصالاتی که در برابر فشار و خوردگی مقاوم هستند.
- صنعت ابزارسازی: تولید ابزارآلاتی مانند مته ها و سوراخ کارها که به سختی و مقاومت سایش بالا نیاز دارند.
خواص عنصر سیلسیم
در دمای اتاق جامد است و به رنگ آبی-خاکستری متمایل به سیاه دیده می شود. از دیگر خواص این عنصر می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- سختی و شکنندگی: سیلیسیم ماده ای سخت و شکننده است.
- نقطه ذوب و جوش بالا: نقطه ذوب سیلیسیم بسیار بالا است و این ویژگی به آن مقاومت حرارتی خوبی می بخشد.
- نیمه رسانا: یکی از مهم ترین خواص سیلیسیم نیمه رسانایی آن است. این ویژگی باعث می شود که سیلیسیم در ساخت قطعات الکترونیکی مانند ترانزیستورها و مدارهای مجتمع بسیار کاربردی باشد.
- چگالی: چگالی سیلیسیم در حالت مایع بیشتر از حالت جامد آن است.
- رسانایی حرارتی بالا: سیلیسیم رسانای خوبی برای گرما است.
نقش سیلیس در ریخته گری
از دیگر موارد کاربرد سیلیس در ریخته گری می توان به ساخت بدنه کوره ها اشاره نمود. کوره های ریخته گری به دلیل دمای بسیار زیاد موجود در آن باید کاملا نسوز و مقاوم باشند. از جمله موادی که می توان برای بدنه این کوره ها استفاده کرد، دانه های ریز سیلیس می باشد. این دانه ها تا 1470 درجه سانتی گراد می توانند گرما را تحمل کنند و سالم ماندن کوره در حین ریخته گری را تضمین خواهند کرد.
بهترین نوع سیلیس در ریخته گری
ماسه سیلیس که برای ریخته گری استفاده میشود، باید از نظر اندازه دانه ها و درجه خلوص در سطح مطلوبی قرار داشته باشد. این ماسه ها پس از استخراج مراحل فرآوری پشت سر گذاشته و در اندازه های استاندارد در صنعت ریخته گری استفاده میشوند. خلوص بالای دانه های سیلیس باعث میشود مقاومت آنها در برابر افزایش دما و حررت دهی زیاد آلیاژهای مس و فلزات درون کوره افزایش پیدا کند. علاوه براین، ماسه های سیلیس که در ریخته گری استفاده می شوند، باید از نظر محدوده انبساط نیز در سطح پایینی قرار داشته باشند. پایین بودن محدوده انبساط این مواد باعث میشود در برابر افزایش و کاهش ناگهانی دما، پایداری سطح قالب حفظ شود و اندازه قالب تغییر نکند.
سیلیسیم، عنصری با استحکام و پایداری بی‌نظیر است. این عنصر سخت و مقاوم، در برابر حرارت و خوردگی مقاومت بالایی از خود نشان می‌دهد. با استفاده از محصولات دمیرآل، به محصولات خود استحکام و دوام بیشتری ببخشید.