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二氧化硅微球可用于薄膜材料

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二氧化硅微球可用于薄膜材料

發布日期:2017-12-07 00:00 來源:http://www.npdwm.tw 點擊:

      通常,大家都認為二氧化硅空心微球是做填料,它主要是一個輔助的原料。一般用量不會特別大。今天給大家絮叨絮叨,其實二氧化硅的用途真的不小,作用也是無可取代的哦!

      隨著網絡化和信息化的不斷發展,以集成電路為代表的微電子技術和微電子產業是現代信息產業和信息社會的基礎,是改造和提升傳統產業的核心技術。而集成電路行業則會受到電子封裝技術的制約。據有效數據統計:全球集成電路封裝中的97%采用EMC(環氧塑料封裝)作為外殼材料,而其中的70%~90%為二氧化硅微球粉當今集成電路芯片的特征尺寸為20-130nm。250M集成度時,線寬約0.25微米;1G集成度時,線寬為0.18微米。集成度1M-4M時,環氧塑封料應部分使用球形硅微粉;集成度8M-16M時,則必須全部使用球形硅微球粉。可以肯定地說未來幾年集成電路產業使用球形硅微粉代替普通角形硅微粉已是大勢所趨。相對于單晶硅用于大規模集成電路不可替代,二氧化硅用于電子封裝也是不可替代的。

二氧化硅微球用于薄膜材料

雖然大家都知道二氧化硅這個材料了,在進入正題前,小編還是給大家在稍微介紹一下它的基本性能。

SiO2的特點

       熱膨脹系數低,化學性能穩定,介電常數低,絕緣性能高,光學性能好,耐熱性好,耐酸堿,硬度大。

SiO2的性能

      SiO2折射率為1.47,傳輸波長范圍從0.38~2.1微米,適用于紫外到紅外各段波長的傳輸,帶寬、損耗低、色散小。1.55 微米波長損耗<0.22dB/km,1.31微米波長損耗<0.34 dB/km。SiO2熔點1723℃,高溫形變點1075℃以上,機械強度高。

       熔融SiO2:在近紫外、近紅外、可見光波長段透光性好,其膨脹系數低至6*10-7/℃以上。

球形SiO2

       球形SiO2微粉是一類用途極為廣泛的高技術粉體材料。

按用途分類

(1)用于電子封裝材料:包括環氧模塑料(EMC)和液體環氧封裝料(FC—BGS/CSP);

(2)化學機械拋光磨料(CMP);

(3)用于高溫多晶硅、投影儀及背投電視用液晶顯示器(HTPS);

(4)用于涂料、醫藥、化妝品等領域;

(5)汽車輪胎等行業。

下面我們就說道說道二氧化硅空心微球的重要應用的薄膜材料黑科技。

應用聚酰亞胺薄膜的制備

      早在2011年中科院蘭州化學物理研究所就提出可以使用二氧化硅微球來制備有序表面多空聚酰亞胺薄膜的簡易方法。無需制備特殊模板、無需對反應條件進行精確控制;而且,可用于大規模制備有序多孔聚酰亞胺薄膜。二維/三維有序聚合物薄膜在催化劑、分離、光子晶體、納米電子學、生物工藝、納米結構材料合成等領域具有廣闊應用前景。聚酰亞胺材料具有良好的介電、熱、粘結、二維穩定性,主要用于航空和電子工業。

應用于高分辨率增透膜的制備

       今年7月,美國科學家又提出了一項很美好的應用。大家都用在陽光下看手機或顯示頻很費勁的經歷吧?這些晃眼的亮光的確讓人無比心煩。事實上,強光可視性(Sunlight Readability)是評價顯示設備,尤其是移動顯示設備的一項重要指標。通常,手機會自動提高顯示亮度來解決這一問題,但與之而來的卻是耗電量的劇增。而增透膜或者說減反膜(Anti-reflection Film)則可以通過減少表面反射來顯著增強設備的強光可視性。當然了,防反射和防眩光涂層并不新鮮,但多數都存在這樣那樣的問題,它們要么會降低光線透射率,要么會反射特定波長的光,要么容易損壞,要么昂貴。而美國和臺灣地區的工程師提出了一種新的增透膜,通過離心二氧化硅微球容易獲得,現在的就說由于尺寸,只能用于高分辨率和高精度的儀器上,而手機和顯示頻的應用還需要進一步研究。但是也是一個很NB的發現了。

應用于自然降溫的薄膜的制備

      大家夏天待在空調屋里,涼快是涼快了,但是是不是很不舒服?而且由于空調的普及帶來的環境問題也日益嚴重。而這項降溫黑科技絕了。

      美國科羅拉多大學博德分校的楊榮貴教授和尹曉波教授的團隊,研制出一種復合型材料,用這種材料制成的薄膜,能夠將建筑物內的熱量以輻射的形式發射到太空,以超低成本和零污染形式實現建筑物的溫度控制。目前這款由復合材料制成的薄膜已經能夠量產,如果能推廣到全球,每年至少可以省下近 1 億千瓦時的電量,對控制溫室效應和全球變暖趨勢將更有效果。

二氧化硅微球用于薄膜材料

       這種復合型材料是由許多直徑在 8 微米左右的二氧化硅微球隨機地鑲嵌在聚甲基戊烯中制成的 50 微米厚的薄膜,可以以紅外電磁波的形式向外輻射能量從而達到制冷的效果。從結構上看,這種材料類似于在一層塑料之間不規則的嵌入了很多玻璃球(二氧化硅)。

      這種材料的降溫原理是,其本身能夠發射頻道是 8-14 微米波長段,這個波長段發射的能量幾乎不被大氣層通過反射、吸收和散射等方式「轉換消化」掉,而是直接穿過大氣層,進入外太空。可以這么理解,這種材料就是在地球的室溫環境和外太空的極冷環境間搭設了一個能量輸送通道。

      在這種薄膜的一面鍍上一層金屬如鋁或者銀,則可以實現高達 96% 的太陽能反射率,進一步提高制冷效果。實驗顯示,這種材料在中午陽光直射下具有最高可達 93W/平米的輻射制冷功率,可讓與它接觸的物體降溫 10-16 ℃。

      更重要的是,這樣一個充滿黑科技的復合型材料,制造成本只有每平米 0.5 美元,并且能夠實現大規模生產。簡言之,能夠快速在全球進行推廣。

      根據學者統計,全球使用的空調每年合計消耗約 1 萬億千瓦時(kWh)的電量,是非洲大陸總能耗的 2 倍以上,到 2050 年可能會增加到 10 倍。據聯合國環境規劃署報告,建筑排放占全球年溫室氣體排放的 30%。在美國,商業和工業建筑的溫室氣體排放量占了總量的 45%。

二氧化硅微球用于薄膜材料

楊榮貴教授(右一)及團隊 圖|網絡

      美國的另一組研究數據則表明,美國如果能減少 10% 的建筑物排放,就相當于減少 4900 萬行駛車輛的排放量,請注意,整個上海的汽車保有量,才不過 330 萬輛。

      對于楊、尹兩位教授研發的輻射降溫材料,目前還沒有看到大規模使用的案例。不過,按照其宣傳的材料的特性,在降低建筑能耗,尤其是降溫空調方面有特別功效。單純從數字角度來看,如果進行大規模部署,能夠節省大量能耗并減少溫室氣體排放,在控制地球氣候惡化上,可能要比電動車的普及更有效。

      有沒有感慨一下,這個普遍被認為是輔助材料的二氧化硅微球粉也是那么的重要。其實在我們的材料制備中,結合二氧化硅的性能,微球的特殊性質,在新材料的研究中使用二氧化硅空心微球或許能收獲不一樣的結果。

相關標簽:納米微球

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