矽是一種化學元素（sù），英文名（míng）稱Silicon，化學符號是Si，舊（jiù）稱矽，原子（zǐ）序數14，相對原子質量28.0855，密度2.4g/cm?，熔點1414℃，沸點2355℃ ，元素周期表上IVA族的（de）類金屬元素。矽（guī）有晶體矽和無定形矽兩種同素（sù）異形體，晶體矽為鋼（gāng）灰色，無定形矽為黑色，晶體矽屬於原子晶體，硬而有 光澤，有半導體性質（zhì）。矽的化學性質比較活潑，在高溫下能與氧氣等多種元（yuán）素化合，不溶於水、硝酸和yan酸，溶於氫氟suan和堿液（yè）。它是（shì）地殼中 含量僅次於氧（yǎng）的元素（sù）。矽土（又稱（chēng）二氧化（huà）矽）是一類（lèi）矽酸鹽（yán）礦物，也是沙、石英岩以及（jí）花崗岩的主要成分。

　　矽在（zài）自（zì）然界中分布（bù）極廣，一般很少以單質的形式出現，主要（yào）以二氧化矽和矽酸鹽的（de）形式存在，地殼中約含27.6%，是地殼中僅次於氧的第二豐富元 素。主（zhǔ）要（yào）用來製作高純半導體、耐高溫（wēn）材料（liào）、光導纖維通信材（cái）料、有機矽化合物、合金等，被廣泛應用於航空航天、電子電氣、建築、運輸、能 源（yuán）、化工、紡織、食品、輕工、醫療、農業（yè）等行業。

　　國外專家Mietek Jaroniec表述了矽是如何（hé）深刻地影（yǐng）響著（zhe）我們生活的方方麵麵，無論是（shì）在各種材料中與其他元素化合的矽，還是用來（lái）製作（zuò）電子器件 的高純矽（guī），又或者是更新（xīn）形式的‘黑矽’。

　　矽，是地殼中含量僅次於氧（yǎng）的元素。矽（guī）土（又（yòu）稱二氧（yǎng）化矽）是一類矽酸鹽礦物，也是沙、石英岩以及花崗岩的主要成（chéng）分；盡管（guǎn）大（dà）約75%的地球都由 矽土（tǔ）組成，但矽單質在自然界中卻很少（shǎo）見且直到（dào）19世紀才為人所知。其實（shí），不純的非晶形矽可能最早在1811年便由Gay-Lussac和Thenard通過加熱 鉀和四氟化矽得到，然而，說起（qǐ）矽元素，人們還是會將其發現歸功於Berzelius，因為是他在1824年將通過上述方法所得的矽進一（yī）步潤（rùn）洗提純而（ér）得 到了純矽。如今已經可以利用電爐加熱矽土與碳的（de）混合物（wù）至遠遠高於矽熔點（1,414 °C）的（de）溫度（1,900-2,350 °C）來實現矽（guī）的大規模生產（chǎn）。

　　矽穀：激（jī）光照射過的（de）矽表麵（miàn）掃描電子電鏡圖像（插圖）與美國猶他州布萊斯峽穀國家公園一角非常相似。

　　據美國地質調查所指出，截至2007年，全世（shì）界包括合成矽在（zài）內（nèi）的（de）純矽存儲量（liàng）已經（jīng）超過了50萬噸，這足以顯示其對當今科技的重要性。其（qí）中超過90% 的矽用來製造含（hán）矽化學品及合金。比如常用於汽車行業富鋁合金，以及被（bèi）廣泛用（yòng）作潤滑油、樹脂、橡（xiàng）膠（jiāo）或者密封膠的（de）矽脂（特征為含有（yǒu）矽氧鍵和 矽碳鍵）。而（ér）以沙子形（xíng）式存（cún）在（zài）的二氧化矽則是玻璃和（hé）混凝土這（zhè）些最常用的（de）材料的基礎原料。氣凝膠，由於其體積的90%都（dōu）被孔洞所占據，屬於極輕（qīng） 的二氧化（huà）矽形（xíng）式（shì），因此是非常有效的絕緣材料。

　　這些（xiē）應用固然非常重要，但矽對當今科技和生活方式產生的最深刻的影響卻要歸於其整（zhěng）體儲量中（zhōng）的一（yī）小（xiǎo）部分（約（yuē）5%），即用於包括電腦芯片、功 率晶體管、太陽能電池以及液（yè）晶顯示器（qì）和半導體探測器等各種電子器件中的高純矽。而矽（guī）集成（chéng）電路的微型化也（yě）使得微電子學有（yǒu）了長足的進步，這 一領域（yù）正在（zài）進一步向納電子學進軍。另外多孔矽由於其發光特性以及巨大的表麵積也促進了一（yī）係列傳感器的發展。微電子器件（jiàn）所需要的高純矽的（de） 製備過程較為繁瑣，通常涉及到由粗金屬（shǔ）矽到氯矽烷的轉變（含有矽氯鍵（jiàn）的化合物），經過分離提純後由氫還原成多（duō）晶矽，再製成矽（guī）晶圓（光滑 的薄盤）。

　　矽化學的豐富多彩（cǎi）令人驚（jīng）歎（tàn），且這一領域還在不斷湧現出新（xīn）的（de）發現。盡管（guǎn）1克沙粒的表麵積非常小（xiǎo），但相同質量、擁有可及納米級（約（yuē）3 nm）孔（kǒng）隙的矽膠粒子（zǐ），其內表麵積（jī）可以輕易超過1000平方米（大約一個奧林（lín）匹克遊（yóu）泳池的表麵積）。這種具有有序納米孔隙的顆粒是（shì）在表麵活性劑模板存 在的條件下合成的，這一合成策略（luè）為納米（mǐ）材料的發展提供了無（wú）限可能，比（bǐ）如納（nà）米多孔矽膠顆（kē）粒可以用於催（cuī）化、分離、環境清理、藥物釋放以及納 米科技等各領域。

　　提及矽膠（jiāo）製品，就不得不來談一談由各種海洋生物大規模生產的、具（jù）有納米級精度的氧化矽（guī）材（cái）料。對（duì）大自然中的 “生物矽化作用”的理解，將會為新 型矽（guī）基材料的（de）環境友好合成提供無限潛能，並將最終促使生（shēng）物傳感器、生物（wù）催化以及現在被稱為“矽生物技術”的生物分子工程學的發展。

　　另一驚（jīng）人而具有科技前景的發現體現了揭示微納結構（gòu）的重（chóng）要性。1998年，哈（hā）佛大學（xué）的Mazur團隊報道了利（lì）用飛秒激光脈衝在含（hán）硫氣體存在情況（kuàng）下照 射矽晶片會使其光滑表麵變成一（yī）個（gè）尖峰林立的微觀（guān）森林，與美國猶他州布萊斯峽穀國家公（gōng）園非常相似（如圖）。通常，矽表麵會將大部分光反射 ，但“黑矽”卻通過將可見光（guāng）捕獲（huò）在尖峰之間而大大增（zēng）強了對（duì）可見的吸收性能，這使其（qí）在太陽能電池中（zhōng）的應用更有前景。黑矽也可以吸收波長為 2500 nm的紅外輻射，因此，黑矽（guī）在光電中全（quán）新的應用也非常（cháng）值得期待。這一事例說明（míng），盡（jìn）管矽發現已有200年，至今仍可以（yǐ）使我們驚歎。

　　還有一些科學家指出，氧元素可（kě）能是地球內部的主（zhǔ）要組成部分。先前一個國（guó）際研究小組使用地震數據（jù）、實驗室數據和理（lǐ）論計算證明地球內（nèi）部存在氧元素。結果表明（míng），氧元（yuán）素占外核質量的3.7%。

　　此外，該研究團隊還指出，外核還含有1.9%的矽元素，但（dàn）並無碳或硫（liú）元素。

　　很明顯，有關地（dì）核的輕元素還需要更深入的研（yán）究。

　　盡管無法對地核直接進行研究，但科學家能從側麵去了解地核的組成，這也能進一步促進我們對地球形成的理解。

　　我國（guó）矽行業發展（zhǎn）曆程：

　　我國工業矽的發展始（shǐ）於1957年，在當時蘇聯幫助下在遼寧建成投產了（le）采用單相雙電極爐的第一個生產單位。1960年以後，我（wǒ）國開始自行設計建設 單相和三相電極工業矽爐。從上世紀60年代初至70年代（dài）末，先後在遼（liáo）寧、河北、江蘇、上海、天津、河南、青海、貴州等省區建成投產了十幾個 生產單位，形成了近2萬t/a的生產能力。這一階段，我國的工業矽生產處於國（guó）內（nèi）自（zì）產自用，能夠達到（dào）自給自足的狀態。

　　1980年以後，我國的工業矽開（kāi）始出口（kǒu），隨著出口量的迅速增加，生產企業數（shù）量迅速增漲。到80年代末，我國的工業矽企業達到約300家。1989年的 政（zhèng）治風波，使我國的工業矽生產遭受一次重大挫折，之（zhī）後的幾年，我國的工業矽企業關停或轉產了一半以上。上世紀90年代（dài）中期，世界工業矽出（chū） 現了（le）短暫的供不應求，價格上揚，我國的工（gōng）業矽企業又有一些恢複生產，還有（yǒu）一些單（dān）位新建或增建了工業矽爐。90年代後期，受國際市場（chǎng）工業矽 價格下滑和亞（yà）洲金屬（shǔ）危機等因素（sù）影響，我國東北、華北（běi）、西北、華東等地區（qū）的一些工（gōng）業矽企業又有一批停產或轉產，同時在電力供應（yīng）充足，且電 價較低的貴州、雲南、四川等省區又新建了（le）一批工業矽企業。

　　進入21世紀以來，隨著我國各地區（qū）能（néng）源（yuán）和原材（cái）料供應狀況和價格的不斷變化，不適合繼續（xù）生產的企業被迫關停，而具有能源等供應優勢地區的新 建工（gōng）業矽企業的建設，仍在不斷進行著。2004年以來，國家對一些資源性產品行業出（chū）台了一係列宏觀調控政策，工業矽行業是被國家（jiā）宏觀調控的 行業之一。近幾年來工業矽企業又麵臨著新的考驗和抉擇。1957年至今，經過50多年的（de）發（fā）展，我國建成投產的工業矽企業達到600家以上，目前仍 在生產的企業有200家以上，擁有生產（chǎn）能力（lì）達到200萬t/a以上，實（shí）際年產量（liàng）早已超過100萬t。