中國粉體網訊 由中國粉體網主辦的“2025國際硅材料產業展覽會”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用情況。
中國粉體網：等離子體技術制備球形氧化硅粉體，相比其他傳統技術，它的優勢體現在哪些方面？
袁研究員：高頻熱等離子體通過感應線圈內兆赫以上高頻電流形成感應電場，激發感應線圈中心設置的石英管（陶瓷管）內的氣體，使氣體耦合電離產生等離子體。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，由于產生等離子體的感應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行硅微粉球化，也就是對不規則的硅微粉進行球形化整形，它是利用熱等離子體的高溫使分散狀態的硅微粉顆粒熔融，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化氧化硅粉可控制備微細球形硅粉，它是利用熱等離子體活性氧高溫強化氧化單質硅粉獲得超細球形硅粉。
相比其它制備球形氧化硅粉體技術，熱等離子體優勢體現在下面三點：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，穩定性好，獲得的硅微粉均勻一致性好。
中國粉體網：在球形氧化硅粉體的產業化制備技術當中，等離子體技術并不是主流，您認為限制該技術在球形氧化硅領域應用的因素主要有哪些？
袁研究員：在球形氧化硅粉體的產業化制備技術當中，等離子體技術并不是主流，限制該技術在球形氧化硅領域應用的因素主要有兩個方面，首先，熱等離子體主要利用電進行加熱，電能轉化為等離子體過程中會有較大損耗，電能利用率較低，導致加熱成本較高。其次，感應熱等離子體電源功率受制于電源設備的制約，大功率電源成本較高，設備投入大，限制了工業應用。
中國粉體網：等離子體技術的關鍵，是不是取決于等離子體設備的質量？
袁研究員：等離子體技術的關鍵不僅取決于等離子體電源的質量，更重要的與等離子體炬及反應器結構密切相關。等離子體電源質量決定了電能轉化效率和穩定性，而等離子體炬和反應器結構則直接決定了產品的性能。我們一般都是針對不同的反應體系進行等離子體炬和反應器結構的設計，既要保證產品達到性能指標的要求，還需要滿足設備連續化生產的要求。
中國粉體網：除了在球形粉體的制備方面，等離子體技術在材料領域還有哪些比較前沿的應用？
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制備納米粉體，粗原料粉體經等離子體高溫弧快速氣化后，通過控制冷凝速度可調控顆粒大小和形貌，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合起來可調控特殊結構的顆粒，如利用氫活性粒子強化還原反應制備金屬和非氧化物粉體，利用氧活性粒子強化氧化調控氧化物的生長。總之，熱等離子體在調控顆粒大小和形貌方面具有廣闊的應用前景，尤其在制備超細球形顆粒、一維納米線等材料會發揮重要的作用。
（中國粉體網編輯整理/平安）
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