中國粉體網(wǎng)訊 由中國粉體網(wǎng)主辦的“2025國際硅材料產(chǎn)業(yè)展覽會”于4月23-25日在南京國際博覽中心成功舉辦。展會期間，我們邀請到中國科學(xué)院過程工程研究所袁方利研究員做客“對話”欄目，聊一聊熱等離子體在球形粉體制備中的應(yīng)用情況。
中國粉體網(wǎng)：等離子體技術(shù)制備球形氧化硅粉體，相比其他傳統(tǒng)技術(shù)，它的優(yōu)勢體現(xiàn)在哪些方面？
袁研究員：高頻熱等離子體通過感應(yīng)線圈內(nèi)兆赫以上高頻電流形成感應(yīng)電場，激發(fā)感應(yīng)線圈中心設(shè)置的石英管（陶瓷管）內(nèi)的氣體，使氣體耦合電離產(chǎn)生等離子體。高頻熱等離子體具有能量密度大、溫度高和冷卻速率快等特點，同時，由于產(chǎn)生等離子體的感應(yīng)線圈位于等離子體炬外，不會帶來電極污染，且等離子體反應(yīng)體系氣氛可控，因此在制備和處理高純度粉體材料方面具有明顯的優(yōu)勢和潛力。
采用熱等離子體制備球形硅微粉包括兩大類，一類是利用熱等離子體高溫和快速冷卻特點進(jìn)行硅微粉球化，也就是對不規(guī)則的硅微粉進(jìn)行球形化整形，它是利用熱等離子體的高溫使分散狀態(tài)的硅微粉顆粒熔融，熔融顆粒形成液滴，快速冷卻得到球形顆粒；另一類是利用熱等離子體強(qiáng)化氧化硅粉可控制備微細(xì)球形硅粉，它是利用熱等離子體活性氧高溫強(qiáng)化氧化單質(zhì)硅粉獲得超細(xì)球形硅粉。
相比其它制備球形氧化硅粉體技術(shù)，熱等離子體優(yōu)勢體現(xiàn)在下面三點：① 利用電能通過等離子體形式加熱氣體，不僅氣體加熱效率高，而且，氣體純度高，不會產(chǎn)生污染，適合制備高純度球形硅微粉；② 與氣體燃燒加熱相比，等離子體加熱不會引入羥基，適合制備低羥基硅微粉；③ 自動化控制程度高，穩(wěn)定性好，獲得的硅微粉均勻一致性好。
中國粉體網(wǎng)：在球形氧化硅粉體的產(chǎn)業(yè)化制備技術(shù)當(dāng)中，等離子體技術(shù)并不是主流，您認(rèn)為限制該技術(shù)在球形氧化硅領(lǐng)域應(yīng)用的因素主要有哪些？
袁研究員：在球形氧化硅粉體的產(chǎn)業(yè)化制備技術(shù)當(dāng)中，等離子體技術(shù)并不是主流，限制該技術(shù)在球形氧化硅領(lǐng)域應(yīng)用的因素主要有兩個方面，首先，熱等離子體主要利用電進(jìn)行加熱，電能轉(zhuǎn)化為等離子體過程中會有較大損耗，電能利用率較低，導(dǎo)致加熱成本較高。其次，感應(yīng)熱等離子體電源功率受制于電源設(shè)備的制約，大功率電源成本較高，設(shè)備投入大，限制了工業(yè)應(yīng)用。
中國粉體網(wǎng)：等離子體技術(shù)的關(guān)鍵，是不是取決于等離子體設(shè)備的質(zhì)量？
袁研究員：等離子體技術(shù)的關(guān)鍵不僅取決于等離子體電源的質(zhì)量，更重要的與等離子體炬及反應(yīng)器結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。等離子體電源質(zhì)量決定了電能轉(zhuǎn)化效率和穩(wěn)定性，而等離子體炬和反應(yīng)器結(jié)構(gòu)則直接決定了產(chǎn)品的性能。我們一般都是針對不同的反應(yīng)體系進(jìn)行等離子體炬和反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的設(shè)計，既要保證產(chǎn)品達(dá)到性能指標(biāo)的要求，還需要滿足設(shè)備連續(xù)化生產(chǎn)的要求。
中國粉體網(wǎng)：除了在球形粉體的制備方面，等離子體技術(shù)在材料領(lǐng)域還有哪些比較前沿的應(yīng)用？
袁研究員：熱等離子體具有高溫、高活性粒子和快速冷卻等特點，高溫和快速冷卻特點可用于物理氣相沉積技術(shù)制備納米粉體，粗原料粉體經(jīng)等離子體高溫弧快速氣化后，通過控制冷凝速度可調(diào)控顆粒大小和形貌，獲得納米粉體，制備的粉體包括金屬和氧化物粉體；此外，等離子體還能夠提供活性粒子，這些活性粒子與高溫結(jié)合起來可調(diào)控特殊結(jié)構(gòu)的顆粒，如利用氫活性粒子強(qiáng)化還原反應(yīng)制備金屬和非氧化物粉體，利用氧活性粒子強(qiáng)化氧化調(diào)控氧化物的生長。總之，熱等離子體在調(diào)控顆粒大小和形貌方面具有廣闊的應(yīng)用前景，尤其在制備超細(xì)球形顆粒、一維納米線等材料會發(fā)揮重要的作用。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知刪除！
