矽是（shì）一種化學元素，英文名（míng）稱Silicon，化學符號是Si，舊稱矽，原子序數14，相對原子質量28.0855，密度2.4g/cm?，熔點1414℃，沸點2355℃ ，元（yuán）素周期表上IVA族的類金屬元素。矽（guī）有晶體矽和（hé）無定形矽兩種同（tóng）素異形體，晶（jīng）體矽為鋼灰色，無定（dìng）形（xíng）矽為黑色，晶體（tǐ）矽屬於原子晶體，硬而有 光澤，有半導體性質。矽的化學性（xìng）質比較活潑，在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和堿液。它是地殼中 含量僅次於氧的元素。矽（guī）土（又稱二氧化矽（guī））是一類矽酸鹽礦物，也是（shì）沙、石英岩以及花（huā）崗岩的主要成分。

　　矽在自然界中（zhōng）分布極廣，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（wēn）材料、光導纖（xiān）維通信材料、有機矽化合物（wù）、合金等，被廣泛（fàn）應用於航空航天、電子電氣、建（jiàn）築（zhù）、運輸（shū）、能（néng） 源（yuán）、化工、紡織、食品、輕工、醫療、農業等行業。

　　國外專家Mietek Jaroniec表述了矽是如何深刻地影響著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，還是用來製作電（diàn）子器件 的高純矽，又或者是更新（xīn）形（xíng）式的‘黑矽’。

　　矽（guī），是地（dì）殼中含量僅次於氧的元素。矽土（又稱二氧化矽（guī））是一類（lèi）矽酸鹽礦物，也是沙、石英岩以及花（huā）崗岩的主要成分（fèn）；盡管大約75%的地球都由 矽土組成，但矽單質（zhì）在自然界中（zhōng）卻很少見且直到19世紀才（cái）為人所知。其實，不純的非晶形矽可（kě）能最早在1811年便（biàn）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（hái）是會將其發現歸功（gōng）於Berzelius，因為是他在1824年將通過上述方法所得的矽進（jìn）一步潤洗提純而得 到（dào）了純矽。如今已經可（kě）以利用電爐加熱矽土（tǔ）與碳的（de）混合物至遠遠高於矽熔點（1,414 °C）的溫度（1,900-2,350 °C）來實（shí）現矽的大規模生產。

　　矽穀：激（jī）光照射過的矽表（biǎo）麵掃描電子電鏡（jìng）圖（tú）像（插圖）與美國猶他州布萊斯峽穀國家（jiā）公園（yuán）一角非（fēi）常相似。

　　據美國地質（zhì）調查所指出，截至2007年，全世界包括合成矽（guī）在內的純矽存儲量已經超過了50萬噸，這足以顯示其對當今科技的重要性。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金，以及被廣（guǎng）泛用作潤滑油、樹脂（zhī）、橡膠或者密封膠的矽脂（特征為含有矽氧鍵和 矽碳鍵）。而（ér）以沙子形式存（cún）在的（de）二氧化（huà）矽則是玻璃和混凝土這些最常（cháng）用的材（cái）料的基礎原料（liào）。氣凝膠，由於其體積的90%都被孔洞所（suǒ）占據，屬於極（jí）輕 的二（èr）氧化矽形式，因此是非常有效（xiào）的絕緣材料。

　　這些應用（yòng）固然（rán）非常重要，但矽（guī）對當今科技和生活方式產（chǎn）生的最深刻的影響（xiǎng）卻要歸於（yú）其整體儲量（liàng）中的一小部分（約5%），即用於包括電腦芯片、功 率晶體管、太陽能電池（chí）以及（jí）液晶（jīng）顯示器和半導（dǎo）體探測器等各種電（diàn）子器件中的高純（chún）矽。而矽集成電路的微型（xíng）化也使得微（wēi）電子學有了長足的進步，這 一領域正在進一步向（xiàng）納電子學進軍。另外多孔矽由於其（qí）發光特性以及（jí）巨大的表麵積也促進了一係列（liè）傳感器的發展。微電（diàn）子器（qì）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），經過分離提純後由（yóu）氫還原成多晶矽，再製成矽（guī）晶圓（光滑 的薄（báo）盤）。

　　矽化學的豐富多彩令人驚歎，且這一領域還（hái）在不斷（duàn）湧現出新的發現。盡管1克（kè）沙粒的表麵積非常（cháng）小，但相同質量、擁有可及納米級（約3 nm）孔隙的矽膠粒子（zǐ），其內表麵積可以輕易超過1000平方米（大約一個（gè）奧林匹克遊泳（yǒng）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（cún） 在的條件下合成的，這一合成策略為納米材料的（de）發展提供了無限可能，比如納米多孔矽膠顆粒可以用於催化、分（fèn）離、環境清理、藥（yào）物釋放以及（jí）納 米科（kē）技（jì）等各領域。

　　提及矽膠製品（pǐn），就（jiù）不得（dé）不來談一談由各種海洋生物大規模生產的、具有納米級精度的氧化矽材（cái）料。對大自然（rán）中的 “生物矽化作用（yòng）”的（de）理解，將會為新 型（xíng）矽基材料的環境友好合成提供無限潛能，並將最終促使生（shēng）物傳感器、生物催化以及現在被（bèi）稱為“矽生物技術”的生物（wù）分子工程學的發展（zhǎn）。

　　另一驚人而具有（yǒu）科技前景的發現體現了揭示（shì）微納結構的（de）重要性。1998年，哈（hā）佛大學（xué）的Mazur團隊報（bào）道了利用飛秒激光脈衝在含（hán）硫氣體存在（zài）情況（kuàng）下照 射矽晶片會使其光滑表麵變成一個尖峰林立的微觀森林，與美國猶（yóu）他州布萊斯峽穀國家（jiā）公園非常相（xiàng）似（如圖）。通常，矽表麵會將大部分光反射 ，但“黑矽”卻通過將可見光捕獲在尖峰之間而大大增（zēng）強了對可見的吸收性能，這（zhè）使其在（zài）太陽能電池中的（de）應用更有（yǒu）前（qián）景。黑矽也可以吸收波長為 2500 nm的紅外輻射，因此（cǐ），黑矽在光電中全新的應用（yòng）也非常值得期待。這一事例說明，盡管矽（guī）發現已（yǐ）有200年（nián），至今仍可（kě）以使我們（men）驚歎。

　　還（hái）有一些科學家指出，氧元素（sù）可能是地球內部的主要組成部分。先前一個國（guó）際研究小組使用地震數據、實驗室（shì）數據和（hé）理論計算證明地球（qiú）內部存在氧元素。結果表明，氧元素占外核質量的（de）3.7%。

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

　　很明顯（xiǎn），有關地核的（de）輕元素還需要更深入的（de）研究。

　　盡管無法對地核直接（jiē）進行研究，但科學家（jiā）能從側麵去了解（jiě）地核的組成，這也能進一步（bù）促進我們對地（dì）球形成的（de）理解。

　　我國（guó）矽行業發展曆程：

　　我國工業矽的發展始於1957年，在當時蘇聯幫（bāng）助下在遼寧建成投（tóu）產了采用單相雙（shuāng）電極爐（lú）的第一個生產單位。1960年以後，我國開始自行設計建設 單（dān）相和三相電極工業矽爐（lú）。從上世紀60年代初至70年代末，先（xiān）後在（zài）遼寧、河北、江蘇、上海、天津、河南、青海、貴州等省區建成投產了十（shí）幾個 生產單位，形成了近2萬t/a的生產（chǎn）能力。這一階段，我國的工業矽生（shēng）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（wǒ）國的工業矽開始出口，隨著出口量（liàng）的迅速增加，生產企業數量迅速增漲（zhǎng）。到80年代末，我（wǒ）國的工業矽（guī）企業達到約300家。1989年的 政治風波，使（shǐ）我（wǒ）國的工業（yè）矽生產遭受一次（cì）重大挫折，之後的幾年，我國的工業矽企業關停或轉產了一半（bàn）以（yǐ）上（shàng）。上世紀90年代中期，世界工業矽出 現了短暫的供不應求，價格上揚（yáng），我國（guó）的工業矽企業又有一些恢複生產，還有一些單位新建或增建了（le）工業矽爐。90年（nián）代後期，受國際市場工（gōng）業矽 價格下滑和亞（yà）洲金屬危機等因素影響，我國東北、華北、西北、華東等地區的一些工業矽企業又有一批停產（chǎn）或轉產，同時在電（diàn）力供應充足（zú），且電 價（jià）較低的（de）貴州、雲南、四川（chuān）等省（shěng）區又新建了一批工（gōng）業矽企業。

　　進入21世（shì）紀（jì）以來，隨著我國各地（dì）區能源和原材料供應（yīng）狀況和價（jià）格的不斷變化，不適合繼續（xù）生產的企業（yè）被迫關停，而具有能（néng）源等供應優（yōu）勢地區的新 建工業矽企業的建設（shè），仍在不斷進行著。2004年以來，國家（jiā）對一些資源性產（chǎn）品行業出台了（le）一係列宏觀（guān）調控政策，工業（yè）矽行業是（shì）被國家（jiā）宏觀調控（kòng）的 行業之一。近幾年來工（gōng）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）發展，我國建成投產的工業矽企業達到600家以上，目前仍（réng） 在生產的企業有200家以上，擁有生產能力達到200萬t/a以上，實際年產量早已超過100萬t。