تطبيقات السيليكون: فوائده واهم استخداماته

السيليكون هو عنصر كيميائي رمزه Si وعدده الذري 14 يصنف السليكون من أشباه الفلزات وهو رباعي التكافؤ، أقل نشاطًا كيميائيًا من نظيره الهيكلي الكربون اللا فلز الذي يقع فوقه في الجدول الدوري، ولكنه أكثر نشاطًا من الجرمانيوم شبه الفلز الذي يقع تحته في الجدول. يوجد خلاف حول تاريخ اكتشافه للمرة الأولى في التاريخ؛ لكن تم تحضيره وتنقيته للمرة الأولى عام 1823. في 1888 أطلق عليه اسم سليكيون (باللاتينية : silex) وتعني الحجر الصلب أو الصوان

السليكون هو ثاني عنصر شائع في الكون حسب الوفرة، ولكن من النادر وجوده نقيًا في الطبيعة. وكثيرًا ما يكون مختلطًا بالغبار والرمال في الكويكبات والكواكب بعدة صور من ثاني أكسيد السيليكون والسليكات. تتألف حوالي 90% من القشرة الأرضية من معادن السيليكات، مما يجعل السليكون ثاني أكثر عنصر متوفر في الكرة الأرضية (حوالي 28% حسب الوفرة) بعد الأكسجين.

تطبيقات السيليكون في مختلف المجالات

ان المجال الذي استغل مادة السيليكون بشكل كبير هي الالكترونيات لذلك خصصت جانبا للحديث عنها شكل منفرد

استخداماته في البناء

تم تصميم العديد من منتجات البناء التي تستخدم السيليكون من مانعات التسرب، ومواد الطلاء، والمواد غير قابلة للذوبان، والخلطات الخرسانية، الطوب والاسمنت بهدف حماية وتعزيز والحفاظ على مواد البناء في الإنشاءات الجديدة ومشروعات تجديد المباني . وعلى سبيل المثال، يبلغ متوسط عمر مانعات التسرب التي يدخل السيليكون في تصنيعها ثلاثة أضعاف عمر مانعات التسرب العضوية المستخدمة في التطبيقات نفسها . فهي مقاومة للماء، وتحافظ على مرونتها ومقاومتها لتأثير الأشعة فوق البنفسجية ودرجات الحرارة العالية السائدة في المنطقة

استخداماته في جسم الانسان

يستخدم في التجميل كنفخ الخدين و الشفتين او في أي موضع اخر او لازالة التجاعيد كما له العديد من الفوائد الصحية مثل بناء أنسجة العظام و الأنسجة الضامة و مفيد للشعر و الاظافر و الجلد كذلك يلعب معدن السيلكون دورًا حيويًا في علاج الأرق و تصلب الشرايين و إضطربات الجلد

استخداماته الطبية 

للسليكون العديد من الاستخدامات الأخرى في مجال الطب : في الخيوط الطبية ، وطلاء صمامات القلب و للمرضى الذين يعانون من اضطرابات في العظام. قبل حوالي 12 عاما كان هناك اشتباه في أن هناك صلة بين مادة السليكون واثنين من أمراض محددة : سرطان الثدي وأمراض المناعة الذاتية. أثبتت الدراسات العلمية من خلال بحث علمي تم إجراءه على 2،000،000 امرأة من مناطق مختلفة من جميع أنحاء العالم. بأنه ليس هناك أدلة تشير إلى أن السليكون يمكن أن يسبب أي نوع من السرطان أو أمراض المناعة الذاتية

استخداماته في الزراعة

يستخدم للزراعة بدون تربة, يتطلع العلماء في المستقبل القریب الي انتاج خضراوات و فاكھة و محاصیل آمنة من الناحیة الغذائیة ومقاومة للظروف البیئیة الصارمة وذلك من خلال استخدام السيليكون في التسميد اذا ان له فوائد كثيرة جدا في المجال الزراعي, یزید السلیكون من انتاجیة التربة وحیویة النباتات النامیة بھا وخاصة عند وضعھا تحت وطأة الاجھاد الحیوي وغیرالحیوي, یساعد النبات على مقاومة الامراض و الاوبئة والأفات الحشریة المختلفة التي تصیبھا وغيرها من الفوائد الاخرى

استخداماته في الصناعات

يستخدم لصناعة الزجاج وصناعة قطع السيارات وكذلك لصناعة رقائق الحاسوب في صناعة السيارات يستخدم السيليكون كمادة الصب. يتم خلط سبائك السليكون بالحديد السائل ويتم استعمالها في اجزاء من السيارة لتشديد الهيكل وجعله اكثر قوة وصلابة اضافة الى هذا يتم استخدام السليكون في صناعة العاب الاطفال وذلك بخلطها مع المواد الصناعية لجعلها تدوم لوقت اكر.

مجال الالكترونيات اكبر مستفيد من السيليكون

قد تتساؤل لماذا هذه الانواع الجديدة من السيلكون ؟ سيلكون نوع n وسيلكون نوع P وما فائدة هذه الانواع الجديدة في تصنيع العناصر الالكترونية ؟ ولماذا كل هذا الحديث عن هذه الانواع الجديدة ؟

ان البلورات السيليكونية الجديدة التي تحدثنا عنها هي نواقل وبالتالي فانه لدينا نوعين من النواقل, الاول وهو السليكون نوع n يحقق الناقلية من خلال حركة الالكترونات والثاني هو نوع p يحقق الناقلية من خلال حركة الثقوب (يصطلح على ان ترك الالكترون لمكانه يترك مايسمى بالثقب واشارته موجبة), وهذا الشيء مهم جدا لان اسلوب نقل التيار الكهربائي في السيليكون نوع n والسيليكون نوع p هام جدا في تصميم العانصر الالكترونية كالديودات والترانزستورات والخلايا الشمسية وغيرها من انصاف النواقل.

حدد المختصون بتصنيع العناصر الالكترونية طرقا لالتحام الشرائح السليكونية نوع n مع اخرى نوع p بحيث يتم الحصول على عناصر ذات مواصفات خاصة ومحددة جدا عند تطبيق جهد خارجي على هذه العناصر, وهذه المواصفات الخاصة تتحقق من خلال التفاعل المتبادل بين حركة الثقوب والالكترونات بين المواد نصف الناقلة نوع n ونوع p وبواسطة هذه المواد (المادة n والمادة p) بدا مصممو العناصر الالكترونية ببناء عناصر تمرر التيار باتجاه واحد وتسمح هذه العناصر باغلاق او فتح مسار التيار باستخدام الجهد .

كوسيلة تحكم لقد وجد Folks ان وضع مادة نوع n بجوار مادة نوع p بحيث يتشكل التصاق بينهما وبتطبيق جهد معين بين الطرفين (احد اقطاب الجهد على المادة p والقطب الاخر على المادة n) يؤديان الى اصدار ضوء او فوتونات عندما يقفز الالكترون عبر المتصل او الوصلة بين المادة p والمادة n وقد لوحظ ان هذه الظاهرة عكسية, اي عند تسليط ضوء على المتصل فان الالكترونات تتدفق من مادة الى الاخرى اي يمر تيار عبر العنصر المتشكل من التحام مادة p مع مادة n, وقد تم بناء عدد كبير من العناصر الالكترونية من المواد n و p ومن بينها الترانزستورات بكل انواعها الديودات, الثايرستورات, الدوائر المتكاملة والخلايا الشمسية وغيرها الكثير