先来几段二氧化硅的应用历史

人类使用氧化硅材料最早可追溯到石器时代，早期人类利用了石英高硬度的这个特点，可以轻松用石片割裂动物的皮毛，用石锤敲碎动物的骨头，以获得营养价值更高肉质及骨髓。燧石（火石，石英石）的使用，使人类掌握了“生火更快”的方法，极大的加速了人类文明的发展。

随人类对自然资源特性的掌握，陶器（粘土烧结而成）走入寻常百姓家，紫水晶成为上流社会的奢侈品，水晶点缀的鞋子也走进了童话中，氧化硅日益充斥于不同阶层的生活之中。

当代社会的高大上的二氧化硅应用

几千年的农耕社会，二氧化硅的应用停滞不前，随着工业革命的到来，自然科学的突飞猛进，拓展了人类探索自然的手段，这些手段又反作用于自然科学，使近代物理化学的理论又有了质飞跃，二氧化硅越来越多的特殊性质逐渐展露于世人眼前，而基于这些特性开发的应用又极大的改善了人类的现代文明生活。

当代被称为信息社会，而二氧化硅则是整个信息设备的磐石，如下就聊聊几个与我们当代文明息息相关的应用。

①通讯行业：

光纤被发明之前，网络信息传以电话线为主，传输速率大概在6Mps左右，1971年，世界上第一条1公里长的光纤问世，第一个光纤通讯系统也在1981年启用后，从此人类真正跨入了信息时代，光纤的传输速率。目前最高记录保持者是一条在柏林和汉诺威之间完成了测试光纤，单模速率高达512Gbps，全部48个信道一起用的话，频宽高达24.6Tbps。

光纤作为信息传输媒介，首要考虑损耗，越低的损耗，传输的距离就越远。目前的二氧化硅光纤经过无数次验证存在最佳的传输波段(损耗最低)1.31um跟1.51um两个波段。而二氧化硅的纯度直接决定了传输损耗，目前商用光纤所采用的二氧化硅要求纯度在99.9999999%。大家记住这个面孔，诺贝尔奖获得者，被尊称为“光纤之父”-高锟。

上世纪60年代，高锟在标准电信实验室埋首研究光导纤维技术

②半导体行业：

光刻工艺是半导体工艺的基石，光刻工艺中Mask（掩膜版）是一个非常重要的治具，因为二氧化硅具有低反射，高穿透，低热膨胀系数的特性，所以Mask几乎全部采用了二氧化硅来生产；

构成半导体的基本结构为FET(fieldeffecttransistor)场效应管，而这个结构中，普遍会采用高纯SiH4于NO2，生成SiO2作为绝缘栅；

而在晶圆的生产过程中，因为镀膜的不均一性，会导致wafer边与中部的高度不同，而这个差异对纳米级别的曝光影是非常大的，因此必须要采用CMP(化学机械研磨)进行研磨，而高纯二氧化硅的纳米粒子则可以作为一种替代磨料取代原来昂贵的稀土磨料。而在半导体高温扩散工艺中，因为二氧化硅的优秀热力学特性，石英管普遍被采用。

3.其他先进材料：

中空球体填充材料。氧化硅导热系数低，机械强度高因此很适合做一些隔热，承重的结构材料中，如果将其做成中空球体，可以进一降低其密度，其广泛应用与塑料工艺(强度高，重量轻化)，微电子工业(低介电系数，重量轻化)，交通行业(强度高，重量轻化)。

超多孔气凝胶。一种神奇的材料结构，由分子骨架孔隙构成，它着非同寻常的物理特性，如下是一张示意图展示了气凝胶优秀的隔热特性。二氧化硅气凝胶由kistler于1931制程。发展至今，已经在隔热保温(超低热传导率)，降噪消音(超高声阻)，吸附过滤(超高比表面积)这些领用中中大放异彩。

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粉体圈 作者 青鸟飞云