中國粉體網訊 球形硅微粉是一種白色的粉末，其純度較高、顆粒較細、介電性能與導熱率好，膨脹系數低，具有較強的發展潛力。在大規模集成電路封裝、航空航天、涂料、醫藥及日用化妝品等領域的應用較多。特別是在集成電路中的應用上，對產品純度的要求也是越來越嚴苛。尤其是顆粒形狀上要以球形化為主。
球形硅微粉的制備方法
目前制備球形硅微粉的方法有很多，主要分為物理法與化學法兩個大類，如物理法包括火焰成球法等，而化學方法則包括氣相法、沉淀法和水熱合成法等。
火焰成球法需要先對高純石英砂進行充分的粉碎，并通過篩分、提純后在燃氣—氧氣環境下放置石英微粉，通過高溫熔融和冷卻成球后可獲得高純度球形硅微粉。
氣相法是通過對物質的氣態化轉換后，采取化學反應與物理反應等方法，最終在冷卻、凝聚后能夠得到納米微粒。
沉淀法是在SiO2制備過程中通過應用沉淀法時，將選擇水玻璃、酸化劑等原料，同時加入適量的表面活性劑，在整個制備環節中應該注意對溫度的控制，若是PH值超過8后需要加入穩定劑，并在洗滌、干燥及煅燒后形成球形硅微粉。
水熱合成法在液相制備納米粒子中水熱合成法應用較為普遍，一般在150℃~350℃高溫與高氣壓條件下，讓無機、有機化合物與水化合，通過強烈對流讓離子、分子、離子團等進入放有籽晶的生長區，最終獲得過飽溶液與結晶。對無機物進行過濾、洗滌和干燥能夠形成超細、高純的微粒子。
通過分析各種球形硅微粉制備方法可知，通過物理法制備球形硅微粉，原材料不僅來源廣，價格也不高，但是需要石英有較高質量，對生產設備也有一定要求，如火焰成球法可以在工業生產中應用，發展潛力較大，將獲得快速發展。而化學法制備的球形硅微粉不僅保證了粒徑的均勻，同時純度也更高，不過在制備過程中對表面活性劑需求較大，這極大增加了生產成本，且存在的有機雜質清除困難，易出現團聚現象，工業化很難實現。
球形硅微粉（二氧化硅）的制備生產通常采用固相法，即采用高溫火焰熔融噴射法或者等離子體加熱爐法來實現。這兩種制備方法均以高純石英粉作為原料，而高純石英粉通常需要通過前期一系列的機械粉碎加工及篩選和化學提純工藝才能獲得，因此，生產制備過程復雜成本高并產生環境污染。
新技術——汽化金屬氧化法
李豐研究員對上述問題進行了長期的研究，成功地開發出一種新型的“汽化金屬氧化法”（Vaporized Metal Oxydation,VMO）球形高純納米硅微粉的制備技術。 據悉，該技術的硅微粉制備生產設備采用自主設計制造的國產設備，原料采用高純多晶硅無需前期的機械粉碎加工及篩選和化學提純，因此，生產制備過程簡單成本低并且無環境污染，同時，采用該技術制備的硅微粉具有球形率高和純度高的特點，可成為實現我國“球形高純納米硅微粉”關鍵材料技術國產化的一個良好解決方案。
中國粉體網旗下粉體公開課平臺將于2020年8月14日舉辦“粉體球形化技術及裝備網絡研討會”，來自中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所的李豐研究員將帶來題為《新型球形高純納米硅微粉的制備技術》的報告，屆時，他將為大家介紹一種新型的“汽化金屬氧化法”。
專家介紹
李豐，上海帕殼實業有限公司技術總監，中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所研究員，南京郵電大學客座教授，蕪湖安瑞激光科技有限公司董事長。長期從事微納米光電子器件和材料研究工作，在高功率超短脈沖光纖激光器及工業應用、半導體集成電路設計及制造工藝、LED和OLED照明和顯示、納米材料和納米制造等技術領域擁有豐富的科學研究和在中美兩國成功創辦4家高新技術企業的經驗。近年來在半導體領域主持開展超低功耗半導體集成電路芯片和高純納米球形硅微粉兩項關鍵技術產業化工作。科學研究領域，主持和參加的國家和省部及地方各級科學研究及產業化項目超過20項，在相關技術和產業領域申請國內外專利超過100項，其中67項專利獲授權，發表學術論文20余篇。
1999年畢業于美國辛辛那提大學（University of Cincinnati）電機工程系。曾先后在世界500強的美國英格索蘭（Ingersoll-Rand）公司任實驗室主任和美國杜邦（DuPont）公司任高級工程師。2008年1月作為外籍專家由中國科學院蘇州納米技術與納米仿生所專門引進任學術帶頭人，組建微納米光電器件和納米材料及制造技術研究課題組，同時開展產業化工作。2008年分別榮獲蘇州市“姑蘇創新創業領軍人才”和“蘇州工業園區創新創業人才”獎勵；2009和2010連續兩年榮獲得國家外專局引進國外技術、管理人才資助獎勵；2011年榮獲“蘇州工業園區十大海外歸國創新創業人才”稱號；2012年榮獲南京市首屆“321人才引進計劃”獎勵；2013年榮獲江蘇省丹陽市“高層次海歸創業創新人才”獎勵；2015年榮獲安徽省“蕪湖市高層次科技人才團隊創新創業領軍人才”獎勵。
參考文獻：
李勇，王新宇.球形硅微粉制備方法與應用研究
（中國粉體網編輯整理/茜茜）
注：圖片非商業用途，存在侵權請告知刪除!
