矽是一種化學元素，英文名稱Silicon，化學符號是Si，舊稱矽，原子序數14，相（xiàng）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（zú）的類金屬元素。矽（guī）有晶體矽和無定形矽兩種同素異形體，晶體矽為鋼灰色，無定形矽為黑色，晶體（tǐ）矽屬於原（yuán）子晶（jīng）體，硬而有 光澤，有半導體性質。矽的化學性（xìng）質比較（jiào）活潑（pō），在（zài）高溫下能與氧氣等多種元素化合，不溶於水、硝酸和yan酸，溶於氫氟suan和堿（jiǎn）液。它是地殼中 含（hán）量僅次於氧的元（yuán）素（sù）。矽土（又稱二（èr）氧化矽）是一（yī）類矽酸鹽礦物，也是沙、石英岩（yán）以及花崗岩（yán）的（de）主要成分。

　　矽（guī）在自（zì）然界中分布極廣，一般很少以（yǐ）單質的形式出現，主要以二氧化矽和矽酸鹽的形式存（cún）在，地（dì）殼中約含（hán）27.6%，是地（dì）殼中僅次於（yú）氧的第二豐富元 素。主要用來製作高純半導體、耐高溫（wēn）材料、光導纖維（wéi）通信材料、有機矽化合物、合金等，被廣（guǎng）泛應用於航空航天、電子電氣（qì）、建築、運（yùn）輸、能 源、化工、紡（fǎng）織、食品、輕工、醫療、農業等行業。

　　國外專家Mietek Jaroniec表述了矽是如何深刻地影響著我（wǒ）們生活的方方麵麵，無論（lùn）是在各種材（cái）料中與其他元素化合（hé）的矽，還是用來製作電子器件 的高純矽，又或者是更新形式的（de）‘黑矽’。

　　矽，是地殼中含量僅次於氧的（de）元素。矽土（又稱二氧化矽）是一類矽酸鹽礦物，也是沙、石英（yīng）岩以及花崗岩的主要成分；盡管大（dà）約75%的地球都由 矽土組成，但矽單質在自然界中卻很少（shǎo）見且直到19世紀才為人所知。其實，不純的非晶形矽可能最早在1811年便由Gay-Lussac和Thenard通過加（jiā）熱 鉀和四氟化矽得到，然而，說起矽元素，人們還是會將其發現歸功於Berzelius，因為是他在1824年（nián）將通過上述方法所（suǒ）得的（de）矽進一步潤洗提（tí）純而得 到了純矽。如今已經可以利（lì）用電爐加熱矽（guī）土與碳的（de）混合物至遠遠高於矽（guī）熔點（1,414 °C）的溫度（1,900-2,350 °C）來實現矽的大規模生產。

　　矽穀：激光照射過的矽表麵掃描電子電鏡圖像（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（guó）地（dì）質調查所指（zhǐ）出（chū），截至2007年，全世界包括合（hé）成矽在（zài）內的純矽存儲量已（yǐ）經超（chāo）過了50萬（wàn）噸，這足以（yǐ）顯示其對當今科技的重要性（xìng）。其中超過90% 的（de）矽用（yòng）來製造含矽（guī）化學品及合金。比如常用於汽車行業富鋁合金，以及被廣泛用作潤滑油、樹脂、橡膠或者（zhě）密封膠的（de）矽脂（特征為含有（yǒu）矽氧鍵和（hé） 矽碳鍵）。而以沙子形式存在的二氧化矽則是玻璃和混凝土這些最常用的材料的基礎原料。氣凝膠（jiāo），由於其體積的90%都（dōu）被孔洞（dòng）所占據，屬（shǔ）於極輕（qīng） 的二氧化矽（guī）形式，因此是非常（cháng）有效的絕緣材料。

　　這些應用固然非常重要，但矽對當今科技和生活方式產生的（de）最深刻的影響（xiǎng）卻要歸於其整體儲（chǔ）量中的一小部分（約5%），即用於（yú）包括電腦芯片、功 率（lǜ）晶體管、太陽能電池以及液晶顯示器和半導體探測器等各種電子器件中（zhōng）的（de）高純矽。而矽集成電路的微型化也使得微電子學有了長足的進步，這 一領域正在進（jìn）一步向納電子學進軍。另外多孔矽由於其發（fā）光特性以及巨大的表麵積也促進了一係列傳感（gǎn）器的發展。微電子器件所需要的高純矽的 製備過程較為繁瑣，通常涉及到由粗金屬矽到氯矽烷的轉變（含有矽氯鍵的化合物），經過（guò）分離提純後（hòu）由氫（qīng）還原成多晶矽，再製成矽晶（jīng）圓（光滑 的薄盤）。

　　矽化學的豐富多彩令人驚歎，且這一領域還（hái）在不斷湧現出新的發現。盡管1克沙粒（lì）的表麵積非常小，但相同質量、擁有可及（jí）納米級（約3 nm）孔隙的矽膠粒子（zǐ），其內表麵積可以（yǐ）輕（qīng）易超過1000平（píng）方米（大約一個奧林匹克遊泳池的表麵積）。這種具有有序納米孔隙的顆粒是在表麵活性劑模板存 在的條件下合成（chéng）的，這一合成策略為納米材料的發展（zhǎn）提供了無限可能（néng），比如（rú）納米多孔矽（guī）膠顆粒可以用於催化、分離、環境清理、藥物釋放以及納 米科技等各領域。

　　提及（jí）矽膠製品，就不得不來談一談由（yóu）各種海洋生物（wù）大規模生產的、具有納米級精度的（de）氧化矽材料。對（duì）大自然（rán）中的 “生物矽化作用”的理解，將會為新 型矽基材料的（de）環境友好合成提供無（wú）限潛能，並（bìng）將最終促使生物傳感器、生物催化以及現在被稱為“矽生物技術”的生物分子工程（chéng）學的發展。

　　另一驚人而具有科技前景的發現（xiàn）體現了揭示微納結構的（de）重要性。1998年，哈佛大學的Mazur團隊報道了（le）利用飛秒激光脈衝在含硫氣體存在情況（kuàng）下（xià）照（zhào） 射矽晶片會使其光（guāng）滑表麵變成一個（gè）尖峰林立的微觀森林，與美國猶他（tā）州布萊斯峽穀國家公園非（fēi）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（jiāng）可見光捕獲在尖峰之間而大大增（zēng）強了對（duì）可（kě）見的吸收（shōu）性能，這使其在太陽能電池中的應用更有（yǒu）前景。黑矽也可（kě）以吸收波長為 2500 nm的紅外輻射，因此，黑矽在光電中全新的應用也非常值得期待。這一事例說明（míng），盡管矽發現已有200年，至今仍可以使我們（men）驚歎。

　　還有一些（xiē）科學家指出，氧元（yuán）素可（kě）能是地球內（nèi）部（bù）的主要組成部分。先前一個（gè）國際研究小組使（shǐ）用地震數據、實驗室數據和（hé）理（lǐ）論計（jì）算證明地球內部存在（zài）氧元素。結果表明，氧元素占外（wài）核質（zhì）量的3.7%。

　　此外，該研究團隊還指出，外核還含（hán）有1.9%的矽元素，但並無碳（tàn）或（huò）硫元素。

　　很明顯，有關地核的輕元素還（hái）需（xū）要更深入（rù）的（de）研（yán）究。

　　盡管無法對地（dì）核（hé）直接進（jìn）行研究，但科學家能（néng）從側麵去了解（jiě）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采用單相雙電極爐的（de）第一個生產單（dān）位。1960年以後，我國開始自行設計建設 單相和三相電極工業（yè）矽爐。從上世紀60年代初至70年代末，先後在遼寧、河北（běi）、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（chǎn）單位，形（xíng）成了近（jìn）2萬t/a的生產能力。這一階段，我（wǒ）國的工業矽生產處於國內自產自用（yòng），能夠達到自給自足的狀態。

　　1980年以後，我國的（de）工業矽開始出口，隨著出口量的迅速增加，生產企業數量迅速增漲。到80年代末，我國的工業矽企業達到約300家。1989年的 政治風波（bō），使我國的工業矽（guī）生產（chǎn）遭受一次（cì）重大挫折（shé），之後的幾年，我國的工業矽企業關停或轉產了一半以上。上世紀90年代中期，世界工業矽出 現了短暫的供（gòng）不應求，價格上揚，我國的工業矽企業又有（yǒu）一些恢複（fù）生產，還（hái）有一些單位新建或增建（jiàn）了工業（yè）矽爐。90年代後（hòu）期，受國際（jì）市場工業矽 價格下滑和亞（yà）洲（zhōu）金屬危機等因素影響，我國東北、華北、西北（běi）、華東等（děng）地區的（de）一些工業矽企業又有一批停產或轉產，同時在電力供應充（chōng）足，且電 價較低的貴州、雲（yún）南、四川等省區又新建了一批工業（yè）矽企業。

　　進入21世（shì）紀以來，隨著我國各地區能源和原材料供應狀況和價格的（de）不斷變化，不適合繼續生產的企業被迫關停，而具有能源等供應優勢地區（qū）的新 建工業矽企業的建設，仍在不斷進行著。2004年以來，國家對一些資源性產品行（háng）業（yè）出台了一係列宏觀調控政策，工業矽行業是被國家宏觀調控的 行業之一。近幾年來工業矽企業又麵（miàn）臨著新的考驗和抉擇。1957年（nián）至今，經過50多年的發（fā）展，我國（guó）建成投產的工（gōng）業矽企（qǐ）業達到600家（jiā）以上（shàng），目前仍 在生（shēng）產的企業有200家以上，擁有生產能力達到200萬t/a以上，實際（jì）年產量早已超過100萬t。