Poudre de silicium : la transformation de la minerai à la technologie

Dans de nombreuses industries utilisant la quartz naturel comme matière première, réduire la taille des particules et augmenter la teneur en silicium sont des processus clés. La poudre de sable de quartz, avec une taille de particule moyenne dans la gamme micrométrique (10^-6m), est appelée poudre de silicium. Elle est également connue sous le nom de poudre de silice ou poudre de quartz.

Micropoudre de silicium est un matériau inorganique non métallique, non toxique, inodore et non polluant. Elle est fabriquée à partir de quartz naturel par tri, concassage, lavage, purification, séchage, détartrage, broyage et classification. Dotée de propriétés exceptionnelles telles qu'une bonne résistance à la température, une résistance à la corrosion acido-alkalique, une haute conductivité thermique et une haute isolation, elle est largement utilisée dans les industries chimiques, plastiques, de revêtements, peintures haut de gamme, caoutchouc, électronique, appareils électriques, circuits intégrés (CI) et défense.

Indicateurs clés de la poudre de silicium

Maillage

La taille de maillage est couramment utilisée dans l'industrie pour décrire la taille moyenne des particules de poudre de silicium. La gamme de tailles de particules de micropoudre de silicium est large, avec des tailles courantes allant de 300 mailles à 3000 mailles. Cela correspond à des tailles de particules d'environ 50 microns à 5 microns. Plus la taille des particules est fine, plus le nombre de mailles est élevé. La taille de maillage de la micropoudre de silicium agit comme un « levier invisible » pour ses performances d'application. En contrôlant précisément la distribution de la taille des particules, plusieurs objectifs tels que l'amélioration, la toughening et la fonctionnalisation peuvent être atteints dans divers domaines.

Dans les industries du plastique et du caoutchouc, les poudres grossières remplacent une partie de la résine, réduisant ainsi les coûts des matières premières. Elles améliorent la résistance à la compression et la stabilité dimensionnelle dans le PP, PE et autres plastiques.
Les poudres fines sont utilisées dans les profils en PVC et les joints en caoutchouc pour réduire la rugosité de la surface.
Dans la céramique et les matériaux réfractaires, les poudres grossières améliorent la résistance au choc thermique et la résistance mécanique. Les poudres fines favorisent la sintering à basse température des glaçures, réduisant les pores et les fissures.
Dans les adhésifs et les mastics, les poudres moyennes et fines contrôlent les propriétés rhéologiques, empêchant le glissement. Les particules fines remplissent les vides, améliorant la densité de la couche adhésive et la résistance au cisaillement.
Dans les revêtements et les encres, les poudres fines réduisent la rugosité de la surface, améliorant la brillance et la douceur. Elles comblent également les micropores, renforçant la résistance à l'usure et aux rayures.
Dans l'emballage électronique et les laminés en cuivre, les poudres ultra-fines réduisent la constante diélectrique et améliorent la stabilité thermique. Un contrôle précis garantit des coefficients de dilatation thermique assortis, réduisant la fissuration par stress.
Dans les produits pharmaceutiques et cosmétiques, les poudres ultra-fines offrent une sensation soyeuse dans les écrans solaires, évitant le blanchiment. La grande surface spécifique adsorbe le sébum ou les ingrédients actifs pour les soins de la peau et les vecteurs de pommade.

Teneur en silicium

Teneur en silicium dans poudre de silicium se réfère au pourcentage massique de dioxyde de silicium. Dans les industries utilisant du quartz naturel, la teneur en silicium, ou pureté, est un indicateur clé des produits en silicium. Selon l'application, la teneur en silicium est classée en trois grades : micropoudre de silicium de qualité industrielle, micropoudre de silicium de haute pureté et micropoudre de silicium de qualité électronique.

La poudre de silicium de qualité industrielle est économique, avec une forte adaptabilité aux processus, répondant aux besoins de performance dans la plupart des scénarios industriels. Elle constitue le « pilier invisible » des industries manufacturières traditionnelles.
La poudre de silicium de haute pureté possède une forte stabilité chimique, des fonctions diverses et une valeur ajoutée élevée, en faisant le « moteur invisible » des industries de fabrication haut de gamme.
La micropoudre de silicium de qualité électronique est la catégorie supérieure, dominant des domaines avancés tels que les semi-conducteurs, la communication optique et l'énergie renouvelable. Elle excelle en isolation électrique, stabilité thermique et précision fonctionnelle.

Teneur en fer

La teneur en fer fait référence à la proportion de Fe2O3 dans la poudre de silicium. En raison des propriétés métalliques et magnétiques du fer, elle peut affecter la performance des produits en micropoudre de silicium.
Par conséquent, la teneur en fer est un indicateur clé influençant la performance de la poudre de silicium.

Dans l'emballage électronique, la poudre de silicium de haute pureté améliore l'isolation et la stabilité thermique des matériaux d'emballage. Cependant, une teneur excessive en fer peut réduire la performance d'isolation, affectant la stabilité et la fiabilité du produit.
Bien que la micropoudre de silicium à faible teneur en fer domine, une teneur élevée en fer peut jouer un rôle unique dans certains scénarios. Par exemple, la poudre de silicium avec de l'oxyde de fer est utilisée dans les revêtements de blindage électromagnétique pour absorber les ondes électromagnétiques haute fréquence, comme dans les salles de stations de base 5G.

Blancheur

La blancheur de la poudre de silicium est un indicateur important de sa pureté de couleur et de la teneur en impuretés. Plus la valeur de blancheur est élevée, plus le matériau se rapproche du blanc pur et moins il contient d'impuretés.

Dans l'industrie des revêtements et peintures, la micropoudre de silicium à haute blancheur réduit l'utilisation de dioxyde de titane, ce qui diminue les coûts. Elle remplit également les micropores, améliorant la couverture et l'uniformité de la blancheur du revêtement. De plus, la réduction des impuretés diminue le jaunissement induit par les UV, prolongeant la durée de vie du revêtement.
Dans les produits en plastique et caoutchouc blanc ou de couleur claire (tels que les boîtiers de réfrigérateurs et de climatiseurs), la micropoudre de silicium à haute blancheur empêche la variation de couleur causée par les impuretés, améliorant l'apparence du produit. Dans les matériaux transparents ou semi-transparents, la micropoudre de silicium de haute pureté réduit la diffusion de la lumière, maintenant la transparence.
Dans les matériaux d'emballage électronique, la blancheur reflète indirectement la pureté. La micropoudre de silicium à faible impuretés réduit la perte diélectrique et améliore la fiabilité de l'emballage des circuits intégrés. De plus, les substrats à haute blancheur offrent un contraste fort avec les marquages sombres, améliorant la clarté des étiquettes des composants électroniques.
Dans les glaçures céramiques, l'ajout de micropoudre de silicium à haute blancheur améliore la brillance et la blancheur, réduisant les défauts de tache après cuisson.
En tant que matière première pour le verre, une faible teneur en fer (haute blancheur) réduit la décoloration du verre, améliorant la transmission lumineuse.
Dans les cosmétiques et produits pharmaceutiques, la micropoudre de silicium à haute blancheur, avec peu d'impuretés et peu d'irritation, est utilisée comme adsorbant ou épaississant dans les produits de soin de la peau. Elle offre également une texture visuelle délicate.
Dans le papier couché, l'ajout de micropoudre de silicium à haute blancheur améliore la blancheur du papier, rendant les couleurs imprimées plus vives.

Conclusion

La « teneur en silicium » et la « taille de maille » de poudre de silicium sont ses « doubles cœurs » pour la performance d'application. La « teneur en silicium » définit la stabilité chimique et les limites fonctionnelles, déterminant s'il peut entrer dans des domaines haut de gamme. La « taille de maille » contrôle la forme physique et les effets d'interface, influençant l'adaptabilité au traitement et la performance. La conception coordonnée des deux peut répondre à une large gamme d'exigences, de la remplissage industriel à la technologie de pointe. À l'avenir, grâce à l'innovation des procédés et à l'intégration interdisciplinaire, la micropoudre de silicium ouvrira des applications à haute valeur ajoutée dans des domaines tels que la nouvelle énergie et la biomédecine.

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