矽是一種化學元素，英文名稱（chēng）Silicon，化學符號是Si，舊稱矽（xī），原（yuán）子序數14，相對原子質量28.0855，密度2.4g/cm?，熔（róng）點1414℃，沸點2355℃ ，元（yuán）素周期表上IVA族的類金屬元素。矽有晶體矽和無定形（xíng）矽兩種同素異形體，晶體矽為（wéi）鋼灰色，無定形（xíng）矽為黑（hēi）色，晶體矽屬於原子晶體，硬而有 光澤，有半導（dǎo）體性質。矽的化（huà）學性質比較活潑，在高溫下能與氧氣等多種元素化（huà）合，不溶於水（shuǐ）、硝酸和yan酸，溶於氫氟suan和堿液。它（tā）是（shì）地殼（ké）中 含量僅次於（yú）氧的元素。矽土（又稱二氧化（huà）矽）是一類矽酸鹽礦物，也是沙、石（shí）英岩以及花崗岩的主要成分。

　　矽在（zài）自然（rán）界中分布極廣，一般很少以單質的形式出現，主要以二氧化矽和矽酸鹽的形式存在，地殼中約含27.6%，是地殼中僅次於氧的第二豐富元 素。主要用來製作高純半導體、耐高溫材料、光導纖維（wéi）通信材料、有機矽化合物、合金等（děng），被廣泛（fàn）應用於航（háng）空航天、電子電氣、建築、運輸、能 源（yuán）、化工、紡織、食品、輕工、醫療、農業等行業。

　　國外專家Mietek Jaroniec表述（shù）了（le）矽是如何深刻地影響著我（wǒ）們生活（huó）的方方（fāng）麵麵，無論是在各種材料中與其他（tā）元素化合的矽，還是用來製作電子（zǐ）器件 的高純矽，又或者是更新形式的‘黑矽’。

　　矽，是地殼中含量僅次於氧的元素。矽土（又稱二氧（yǎng）化矽）是一類矽酸鹽礦物（wù），也是（shì）沙、石英岩以及花崗岩（yán）的主要成（chéng）分；盡管大約75%的地球都由 矽土組成（chéng），但矽單質在自然界中卻很少見且直到19世紀（jì）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年將通過上述方法所得的矽（guī）進（jìn）一步（bù）潤洗提純而得 到了純矽。如（rú）今已（yǐ）經（jīng）可以利用電爐加熱矽土與（yǔ）碳的混合物至遠（yuǎn）遠高於矽熔點（1,414 °C）的溫度（1,900-2,350 °C）來實現矽的大規模生產。

　　矽（guī）穀：激光照射過的矽表麵掃（sǎo）描（miáo）電（diàn）子電鏡圖像（插圖）與美國猶他州布萊斯峽穀（gǔ）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（quán）世界包括合成矽在內的純（chún）矽存儲量已經超過了50萬（wàn）噸，這足以顯示其對當今（jīn）科技（jì）的重要性。其中超過90% 的矽用來製造含矽化學品及合金。比如常用於汽車行業富鋁合（hé）金，以及被廣泛用作潤滑油、樹脂、橡膠或者密封（fēng）膠的矽脂（特征為含有矽氧鍵和 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（qì）凝膠，由於其體積的90%都被孔洞所占據，屬於極輕 的二氧化矽（guī）形式，因（yīn）此是非常有效的絕緣材料。

　　這些（xiē）應用固然非常重要（yào），但矽對當今科技和生活方式產生的（de）最深刻的影響卻要歸於其（qí）整體儲量中的（de）一小部分（約5%），即用於包括電（diàn）腦芯片、功 率晶體管、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的高純（chún）矽。而矽集成電路的微型化也使得（dé）微電子學有了長足的進步，這 一領域正在進一步向納電子學進軍。另外多孔矽由（yóu）於其發光特性以及巨大的表麵積也促進了一係列傳感器的發展。微電子器件所（suǒ）需要的高純矽的 製備過程較為繁（fán）瑣，通（tōng）常（cháng）涉及到由粗金屬矽到氯（lǜ）矽烷的轉變（含有矽氯鍵的化合物（wù）），經過分離提純後由氫還原（yuán）成多晶（jīng）矽，再製成矽晶圓（光滑 的薄盤）。

　　矽化學的豐富多彩（cǎi）令人驚歎，且這一領（lǐng）域（yù）還在不斷（duàn）湧現出新的發現。盡管（guǎn）1克沙粒的表麵積非常（cháng）小，但相同質量、擁有可及納米級（jí）（約3 nm）孔隙的（de）矽膠粒（lì）子，其內表麵積可以輕易超過1000平方米（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（jì）模板存 在的條件下合成（chéng）的，這（zhè）一合成策略為納米材料的發展提供了無限（xiàn）可能，比如納米多孔矽膠顆粒可以用於催化、分離、環（huán）境清理、藥物釋放以及納 米科技（jì）等各領域。

　　提及矽膠製品，就不得不來談一談由各種海（hǎi）洋生物大（dà）規模生產的、具有納米級精度（dù）的氧化矽材料。對大自然中的 “生物矽化作用”的（de）理解，將會為新 型矽基材料的環境友好合成（chéng）提供無限潛能，並將最終促使生物傳感器、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。

　　另一驚人而具有（yǒu）科技前景的發現體（tǐ）現了揭示（shì）微納結構的重要性。1998年，哈佛大學的Mazur團隊報道了利用飛秒（miǎo）激光脈衝在含硫氣體存在情況下照 射矽晶（jīng）片會使其光滑表麵變成一個尖（jiān）峰林立的微觀森林，與美國猶他州布萊斯峽穀國家公園非常相似（如圖）。通常，矽表麵（miàn）會將大部分（fèn）光反射 ，但“黑矽”卻通過將可（kě）見光捕獲在尖峰之間而大大（dà）增強了對可見的吸收性能，這使其在（zài）太陽能電池中的應用更有前景。黑矽也可以吸收波長為 2500 nm的紅外輻射，因此，黑矽在光電中全新的應用也非常值得期待。這一（yī）事例說明，盡管矽發現已有200年，至（zhì）今仍可以使我們驚歎。

　　還有一些科學家指出，氧（yǎng）元素可（kě）能是地球內部的主要組成部分。先前一個國際研究小組使用地震數據、實（shí）驗室（shì）數據（jù）和理論計算證（zhèng）明地球內部存在（zài）氧元素。結果表明，氧元素占外核質量的3.7%。

　　此外，該（gāi）研究團隊還指出，外核還含有1.9%的矽元素，但並無碳或硫元素。

　　很明顯，有關地核的（de）輕元素還需要更深入的研究。

　　盡管無法對地核直接進（jìn）行研究，但科學家（jiā）能從側麵去（qù）了解地核的組成，這也（yě）能進一（yī）步促進我（wǒ）們對地球形（xíng）成的理解。

　　我國矽行（háng）業發展曆程：

　　我國工業矽的（de）發（fā）展始於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第一（yī）個生產單位。1960年以後，我國開（kāi）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（chǎn）了十幾個 生產單位，形成了近2萬t/a的生（shēng）產能力。這一階（jiē）段，我國的工業矽生產處於國（guó）內自產自用，能夠達到（dào）自給自足的狀態。

　　1980年以後，我國的工業矽開始出口（kǒu），隨著（zhe）出口量的迅速增加，生產企業（yè）數量迅速增漲。到80年（nián）代末，我國的（de）工業（yè）矽企（qǐ）業達到約300家。1989年的 政治（zhì）風波，使（shǐ）我國的（de）工業矽生產遭受一次重大挫（cuò）折，之後的幾年，我國的（de）工業矽企業關停或轉產了（le）一半以（yǐ）上。上世紀90年代中期，世界工業矽出 現了短暫的供不應求，價（jià）格上揚，我國的工業矽企業又有一些恢複生產，還有（yǒu）一些單位新建或增建了工業矽爐。90年代後期，受國際市場工業（yè）矽 價格下滑（huá）和亞洲金屬危機等因素影（yǐng）響，我（wǒ）國東北、華北、西北、華（huá）東等地區的一些工業矽企業又有一批（pī）停產（chǎn）或轉產，同時在電力供應充足，且電 價較低的貴州、雲南、四川等省區又（yòu）新建了一批工業矽（guī）企業。

　　進（jìn）入21世紀以來，隨著我國各地區能源和原材料供應狀況和價（jià）格的不斷變化，不適合繼續生產的（de）企業被迫關（guān）停（tíng），而具（jù）有能源（yuán）等供應優勢地區的新 建工業矽企業的建（jiàn）設，仍在不斷（duàn）進行（háng）著。2004年以來，國家對（duì）一些資源性產品行業出台了一係列宏觀調控政策，工業（yè）矽行業是被國家宏觀調控的 行業之一。近幾年來工業（yè）矽企業又麵臨著新的考驗和抉擇。1957年至今，經過50多年的發展，我國建成投產的工（gōng）業矽企業（yè）達到（dào）600家以上，目前仍（réng） 在生產的企業有200家以上（shàng），擁有生產能力達到200萬t/a以上（shàng），實際年（nián）產量早已超過100萬t。