이산화규소 는 중요한 무기 비금속 재료이자 기능성 매트릭스로, 안정적인 화학적 특성, 조절 가능한 다공성 구조, 우수한 기계적 강도로 유명합니다. 첨단 제조 및 기술 혁신에서 핵심적인 역할을 합니다. 생산은 물리적 분쇄와 화학적 합성을 포함하며, 주류 공정에는 "석영 모래 정제"의 자연 경로와 "규산나트륨 + 산 → 침강 실리카"의 합성 경로가 있습니다.

❋ 별칭: 실리카, 석영 모래 (자연산), 백색 탄소 블랙, 흄드 실리카 (합성)
❋ 영어 이름: Silicon Dioxide
❋ 화학식: SiO₂
❋ 분자량: 60.08
❋ CAS 번호: 14808-60-7 (석영), 112945-52-5 (비정질)

주요 특성: 화학적으로 불활성, 높은 경도, 조절 가능한 다공성, 표면 개질 가능성
프론티어 응용 시나리오
1. "전자 정보 산업의 절연 및 지지 기판"
  - 칩 제조 유전체 층: 웨이퍼 전체 평탄화를 위한 CMP (Chemical Mechanical Polishing)의 핵심 소모품으로 사용;
  - 전자 패키징 재료: 고급 칩 패키징에 사용되는 고순도 융합 석영으로, 낮은 유전 상수 및 높은 열적 안정성 요구 사항을 충족합니다.
2. "신에너지 기술의 성능 향상제"
  - 리튬 배터리 분리막 코팅: 나노 실리카 코팅은 분리막의 열적 안정성과 전해질 습윤성을 향상시킵니다;
  - 고체 전해질 필러: 고분자 전해질의 기계적 강도와 이온 전도성을 향상시키는 무기 필러로 작용합니다.
3. "녹색 화학 산업의 지능형 촉매 지지체"
  - 다공성 촉매 재료: 제어된 기공 크기 실리카 (예: SBA-15, MCM-41)는 형상 선택적 촉매 작용을 위해 금속 촉매를 지지합니다;
  - 생물 촉매 고정층: 메조다공성 실리카는 효소를 고정하여 효소 안정성과 재사용성을 향상시킵니다.
4. "생명 건강 분야의 표적 전달 플랫폼"
  - 약물 제어 방출 시스템: 중공 메조다공성 실리카 나노 입자는 pH 반응성 방출을 위한 약물 운반체로 사용됩니다;
  - 유전자 치료 전달: 기능화된 실리카 나노 입자는 siRNA/DNA 전달에 사용되어 형질 감염 효율을 향상시킵니다.
기술 혁신 및 지속 가능한 개발
- 친환경 합성 혁신: 계층적 다공성 실리카 합성을 위해 바이오매스 템플릿 방법 (예: 셀룰로오스 템플릿)을 개발하여 에너지 소비와 오염을 줄입니다;
- 정밀 구조 제어: 분자 자기 조립 기술을 활용하여 기공 크기 (1-50 nm) 및 채널 구조를 정확하게 조절합니다;
- 기능적 개질 혁신: 실란 커플링제 그래프팅 개질을 통해 소수성, 아민화 및 카르복실화 실리카와 같은 특정 기능성 제품을 개발합니다;
- 자원 재활용: 쌀겨 및 짚과 같은 농업 폐기물에서 고부가가치 실리카를 추출하여 폐기물을 보물로 만듭니다.