قسمت سوم پادکست وولکانو پلاس (Volcano+)
هر قسمت، معرفی یک عنصر
موضوع این قسمت: سیلیسیم (Silicon)
نویسنده: مصطفی بهنام‌فر
گوینده: مینا یزدان پناه
یادتونه وقتی بچه بودیم کلی خاک بازی می‌کردیم؟ یا اون نرمی شن‌های ساحل باعث میشد لذت راه رفتن روشون رو امتحان کنیم. اما آیا تاحالا براتون سوال شده که این مواد از چه عناصری ساخته شدن؟ عمده این مواد از سیلیکا یا همون سیلیسم دی اکسید که جنس بیشتر پوسته زمین رو تشکیل میده هستن. کانی های سیلیکات که از جایگاه ویژه‌ای برخوردارن، از ترکیب سلیسیم و اکسیژن و چندتا فلز مهم دیگه تشکیل میشن. بعضی از اونها مثل عقیق و زمرد در جواهرسازی کاربردهای فراوانی دارن.
سیلیسم در ابتدا به عنوان یک فلز شناخته میشد. حتی تلاش‌های متالورژیکی برای استخراج اون صورت می‌گرفت. ولی بعدا مشخص شد ظاهرا شبیه فلزاس؛ اما رفتار شیمیایی نافلزها رو از خودش نشون میده. از دیگر خواص جالب این عنصر مقاومت الکتریکی اونه. با داغ شدن فلزات مقاومت الکتریکی اونها زیاد میشه و جریان کمی رو از خودشون عبور میدن. ولی سلیسم رفتار برعکسی داره. یعنی با گرم کردن مقاومت اون کم میشه. همین خواصش باعث شده تا در بردهای کامپیوتری استفاده‌های فراوونی داشته باشه. تا جایی که اسم مکانی که عنوان قلب کمپانی های تکنولوژی شناخته میشه رو سیلکون وَلِی به معنی دره سلیسیمی گذاشتن! جالبی سلیسیم مذاب اونجاس که برخلاف خیلی از مواد با انجماد، افزایش حجم پیدا میکنه.
احیاء سیلیسم خالص بسیار کم انجام میشه. چرا که ترکیبات اون از کاربرد بسیار بالایی برخوردارن. برای مثال SiO2 در صفحات خورشیدی و سلول‌های فتوولتائیک استفاده میشه. همچنین به دلیلی فراوونی اونها در خاک و سنگ، در صنایع سرامیک و بتن کاربرد گسترده ای دارند. در غالب‌های نسوز ، شیشه سازی ، صنایع فولاد، استخراج و حتی داروسازی و باتری هم به کار میرن.
کاربید سیلسیم یا همون SiCخواص خیلی زیادی داره. به دلیل داشتن مقاوت مکانیکی بالا در تولید ساینده‌ها و ابزارهای برشی به کار میره. کامپوزیت های ساخته شده با این ماده اونقدر مقاومت دارن که حتی در زره و وسایل جنگی کاربرد دارن. ضریب انبساط گرمایی پایین اون باعث شده تا به عنوان بوته‌های ریخته گری مورد استفاده قرار بگیرن. وزن سبک و قیمت ارزون اون باعث شده تا در قطعات خودرو و هواپیما جا باز کنند و همین طور به دلیل شفافیت بلور به عنوان زیورالات استفاده میشن. اما اصلی‌ترین کاربرد اونها در سنتز و تولید مواده. برای مثال در تولید فولاد، ساخت گرافن و سنتز نانوذرات همین طور شکافت هسته‌ای ایمن کاربرد فراوون دارند.
سلیسیم در صنایع آلیاژسازی هم وجود داره. علاوه بر اینکه گروه فراوانی از فولادها سلیسم رو داخل خودشون دارن، در آلیاژهای با ترکیبات مس، آلومینیوم، روی و دیگر فلزات سیلیسیم وجود داره. افزودن سلیسیم باعث بهبود خاصیت چکش‌خواری و مقاومت به خوردگی میشه. همین طور در شفاف سازی و مهندسی سطح آلیاژ ها هم نقش داره.
خواص سیلیسیم و کاربرد های اون به همین جا خلاصه نمیشه. چرا که رویکرد نوین و ویژگی های جذاب اون زمینه تحقیقات رو در موضوعات تولید صفحات خورشیدی، بردهای کامپیوتری، نانومواد و فوتوکاتالیست‌ها باز گذاشته. در پادکست اولمون هم به نیمه‌هادی ها و روش‌های ساخت ویفرهای سیلکونی پرداختیم. روشی که نیازمند اتاق‌های پاک و تجهیزات خاصی هستن. علاوه بر این ویفرها، ساختن کامپیوزیت‌های سیلسیمی فرایند پیچیده و هزینه بری داره. خلاصه که محققین در زمینه های مختلف از علم مواد تا فیزیک کوانتوم و اختر شناسی به این شبه فلز پر زرق و برق تمایل دارن.
وولکانو پلاس : پژواک صدای عناصر
