中國粉體網(wǎng)訊 眾所周知，高純石英砂是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)不可替代的礦物原料，具有耐高溫、 熱膨脹系數(shù)小、高度絕緣、耐腐蝕、壓電諧振效應(yīng)以及獨(dú)特的光學(xué)特性，其SiO2含量一般高于99.99%，被廣泛應(yīng)用于集成電路、醫(yī)學(xué)、航天航空、光通訊、激光、光伏等行業(yè)。
國內(nèi)石英砂制備行業(yè)雖然用進(jìn)口石英硅礦生產(chǎn)打錠和拉管用高純石英砂及光伏產(chǎn)業(yè)用石英坩堝外層用砂等取得長足進(jìn)展，形勢喜人，但由于進(jìn)口硅礦質(zhì)量不一，尤其是氣液包裹體含量偏高，比如安哥拉石英硅礦氣液包裹體雜質(zhì)含量大難以根本剔除，雖其主含量SiO2高，現(xiàn)卻受到應(yīng)用上的歧視。
據(jù)侯清麟教授研究研究發(fā)現(xiàn)：國內(nèi)用進(jìn)口礦精制的高純石英砂氣液包裹體雜質(zhì)含量在200~350ppm，即使是進(jìn)口高純石英砂的氣液包裹體雜質(zhì)含量仍在100ppm左右。氣液包裹體是高純石英砂主要的雜質(zhì)來源之一，而這些雜質(zhì)是制約高純石英產(chǎn)品制備與應(yīng)用的關(guān)鍵性因素。那么如何去除氣液包裹體成為迫在眉睫的問題。
據(jù)了解，到目前為止，氣液包裹體去除的方法主要有：酸堿差異腐蝕法(行業(yè)通用）、熱或冷爆裂法(行業(yè)通用)、氯化脫氣法（日本）、微波法等。
微波法是利用微波選擇性加熱的特點(diǎn)剔除硅石礦中氣液包裹體的方法。微波是一種交變電磁波，具有獨(dú)特的選擇性加熱、可以使高介電常數(shù)物質(zhì)在幾分鐘內(nèi)加熱到較高的溫度，因而微波對去除介電常數(shù)有較大差異的雜質(zhì)有著獨(dú)特的優(yōu)勢。
SiO2 的介電常數(shù)為 3~5 F/m，氣液包裹體主要成分是 H2O、CH4與 C2H6 等，H2O 的介電常數(shù)最高可達(dá) 88 F/m，CH4與 C2H6 的介電常數(shù)分別為 31 F/m 和 38 F/m，氣液包裹體中其余小分子的介電常數(shù)也較高。故當(dāng)微波穿過石英砂時，SiO2 基本不吸波，但氣液包裹體中的小分子受熱，其熵焓值提高，分子之間產(chǎn)生劇烈碰撞摩擦，氣液包裹體的空間一定，從而使其內(nèi)部壓力不斷上升，達(dá)到一定的壓強(qiáng)后砂粒壁內(nèi)外產(chǎn)生強(qiáng)大的壓強(qiáng)差，形成較大的剪切應(yīng)力促使砂粒壁炸裂，氣液包裹體從裂紋中逸出，從而達(dá)到剔除氣液包裹體的目的。
侯清麟教授是全國乃至全世界用微波技術(shù)去除氣液包裹體的第一人，其團(tuán)隊在微波輻射法方面做了多年研究，且取得很好的效果。早在今年5月粉體網(wǎng)舉辦的會議對話欄目上，侯清麟教授表示，關(guān)于微波技術(shù)應(yīng)用存在的誤區(qū)，擬在下次粉體網(wǎng)平臺上演講，將原原本本進(jìn)行闡述。
2024年8月9日，中國粉體網(wǎng)將在江蘇鹽城大豐天沐酒店舉辦“2024（第二屆）全國集成電路及光伏用高純石英材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會”，屆時，來自湖南工業(yè)大學(xué)的侯清麟教授將作《大功率微波剔除石英砂氣液包裹體工程化研究》報告，詳細(xì)講述微波技術(shù)剔除石英砂氣液包裹體。
專家介紹
侯清麟，男，1955年2月生，湖南安仁人，博士，二級教授，中國注冊化工師，教授級高工。本科華南工學(xué)院（77級）；中南大學(xué)碩士、博士；美國巴爾的摩大學(xué)MBA、MPA結(jié)業(yè)。現(xiàn)任湘潭大學(xué)博士、湖南工業(yè)大學(xué)博士和碩士研究生導(dǎo)師，湖南工業(yè)大學(xué)特聘教授，享受國務(wù)院特殊津貼專家。曾任衡山縣副縣長，湖南株洲化工廠處長、主任、石英玻璃廠(株洲327廠）廠長、湖南株洲化工集團(tuán)研究院院長、董事長兼總經(jīng)理，湖南工業(yè)大學(xué)黨委書記。曾獲兩屆湖南省優(yōu)秀企業(yè)家稱號，兩項全國管理成果二等獎。
2006年來高校后主要從事石英硅礦制備高純石英砂研究，近十年擁有國家自然科學(xué)基金面上項目4項，省部級重點(diǎn)項目5項，累計科研經(jīng)費(fèi)600余萬元，在美國英國等Top刊物及中南大學(xué)學(xué)報、功能材料、硅酸鹽等雜志發(fā)表Sci、Ei等論文30余篇，擁有國家發(fā)明專利13項。
業(yè)余還是中國、湖南省書法家協(xié)會會員（曾在北京、廣東東莞和長沙舉辦個人書法展）、省作家協(xié)會會員，發(fā)表文學(xué)作品近200萬字，出版專著9部。
參考來源：
【1】侯清麟，光伏用高純石英砂的制備新工藝應(yīng)用研究.
【2】侯清麟，新技術(shù)制備高純石英砂應(yīng)用研究.
【3】氣液包裹體如何剔除？工業(yè)微波完全可靠——訪湖南工業(yè)大學(xué)侯清麟教授
【4】侯清麟，剔除硅石礦中氣液包裹體方法的研究.
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/星耀）
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