硅是重要的石化替代材料、能源材料和電子材料。硅的地殼豐度為27%，僅次于氧（46%），大約是碳的1000倍，資源極其豐富，開發(fā)潛力巨大。長期以來，硅材料的開發(fā)利用都是工業(yè)界和全社會關(guān)注的焦點(diǎn)。硅是如何從最初的形態(tài)轉(zhuǎn)化成不同類型的下游產(chǎn)品，以下一張圖來進(jìn)行說明。
金屬硅又稱工業(yè)硅或結(jié)晶硅，通常是在電爐中由碳還原二氧化硅而制得。其主要用途是作為非鐵基合金的添加劑和生產(chǎn)半導(dǎo)體硅、有機(jī)硅的起始原料。2016年中國金屬硅產(chǎn)量達(dá)215萬噸，國內(nèi)平均開工率為46.7%。國內(nèi)主要的金屬硅企業(yè)如合盛硅業(yè)、湖北三新硅業(yè)、四子王旗佳輝硅業(yè)、云南永昌硅業(yè)、天富硅業(yè)、晶鑫硅業(yè)等。由于金屬硅生產(chǎn)需要消耗大量的能源，能源成本占總成本的50%以上。因此，中國金屬硅企業(yè)在水電資源豐富的西南地區(qū)，或低價電力資源的西北和東北地區(qū)分布較為集中。
石英玻璃為單一氧化物二氧化硅構(gòu)成的玻璃，二氧化硅中Si-O鍵堅(jiān)固、共價鍵和離子鍵大約各占一半，是一種典型的網(wǎng)絡(luò)形成氧化物。石英玻璃具有優(yōu)越的物理、化學(xué)性能：純度高、機(jī)械強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、光譜透過寬、抗熱沖擊、耐高溫變形、耐射線輻照和電絕緣等。我國石英玻璃行業(yè)集中度較低，有一定規(guī)模的主要分布在華北（北京、廊坊）、華東（上海、江蘇、浙江）、東北（遼寧）、華中（湖北）等地，并以民營企業(yè)為主。主要企業(yè)有中國建筑材料科學(xué)研究總院、北京金格蘭石英玻璃有限公司，久智光電材料科技有限公司、北京凱德石英塑料制品有限公司、上海強(qiáng)華石英有限公司、湖北菲利華石英玻璃股份有限公司等。
多晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài)，在電子工業(yè)中用于制造半導(dǎo)體收音機(jī)、錄音機(jī)、彩電、錄像機(jī)、電子計(jì)算機(jī)等的基礎(chǔ)材料。在新能源行業(yè)，多晶硅是生產(chǎn)太陽能電池的重要原料，一般的純度在6-9N。中國是全球最大的多晶硅生產(chǎn)國，2016年總量達(dá)19.5萬噸。主要的企業(yè)有江蘇中能硅業(yè)發(fā)展有限公司、江西賽維LDK、特變電工新疆新能源股份有限公司、洛陽中硅高科技有限公司等等。
單晶硅是指硅的單晶體，是高純度的多晶硅在單晶爐內(nèi)拉制而成。具有基本完整的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的晶體。不同的方向具有不同的性質(zhì)，是一種良好的半導(dǎo)材料。一般純度要求在9-12N。用于制造半導(dǎo)體器件、太陽能電池等。
硅微粉是二氧化硅的一種無定型（非結(jié)晶）多晶形物。一般來講，每生產(chǎn)1噸金屬硅可副產(chǎn)0.3-0.5噸硅微粉。硅微粉有時會與氣相白炭黑混淆。硅微粉平均粒徑150納米，比水泥顆粒小100倍，比表面積為15~30平方米/克，而氣相白炭黑的原生顆粒粒徑只有約5~7納米，比表面積則高達(dá)150~300平方米/克。硅微粉主要應(yīng)用領(lǐng)域是作為高性能混凝土的增強(qiáng)填料，特別是提高其綜合強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度和耐磨性。添加硅微粉后還能降低氯離子對混凝土的滲透性，防止混凝土中的鋼筋被腐蝕。此外，硅微粉也大量的應(yīng)用于陶瓷和耐火材料等領(lǐng)域。
硅溶膠為納米級的二氧化硅顆粒在水中或溶劑中的分散液。由于硅溶膠中的SiO2含有大量的水及羥基，故硅溶膠也可以表述為SiO2.nH2O。可用作各種耐火材料粘結(jié)劑，涂料工業(yè)，能薄殼精密鑄造、催化劑制造及催化劑載體、玻璃紙防粘劑、照相用紙前處理劑、水泥袋防滑劑、顯像管分散劑、地板蠟抗滑等等。
單硅烷是一種無色氣體，別名四氫化硅、甲硅烷，該氣體與空氣接觸可發(fā)生自燃并釋放很濃的白色無定型的二氧化硅煙霧。單硅烷按純度可分為工業(yè)級和電子級，電子級主要應(yīng)用于集成電路、平面電視、太陽能電池等行業(yè)；工業(yè)級的主要用途是作為氯單硅烷類及烷基氯單硅烷類的骨架結(jié)構(gòu)、成為多晶硅、氧化硅、氮化硅等的原料。
硅樹脂是具有高度交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚有機(jī)硅氧烷，兼具有機(jī)樹脂及無機(jī)材料的雙重特性，具有獨(dú)特的物理化學(xué)性能。有機(jī)硅樹脂主要作為絕緣漆（包括清漆、瓷漆、色漆、浸漬漆等）浸漬H級電機(jī)及變壓器線圈，以及用來浸漬玻璃布、玻布絲及石棉布后制成電機(jī)套管、電器絕緣繞組等。此外，硅樹脂還可用作耐熱、耐候的防腐涂料，金屬保護(hù)涂料，建筑工程防水防潮涂料，脫模劑，粘合劑以及二次加工成有機(jī)硅塑料，用于電子、電氣和國防工業(yè)上，作為半導(dǎo)體封裝材料和電子、電硅樹脂按其主要用途和交聯(lián)方式大致可分為有機(jī)硅絕緣漆、有機(jī)硅涂料、有機(jī)硅塑料和有機(jī)硅粘合劑等幾大類。硅樹脂加工添加劑具有獨(dú)特的靈活性及兼容性，已成為紙漿、生活用紙生產(chǎn)的關(guān)鍵成分。
硅橡膠是一種由氧和硅交聯(lián)成的聚合物制成的獨(dú)特的合成彈性體。它完美地平衡了機(jī)械性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，因而能滿足今天許多苛刻的應(yīng)用場合要求。硅橡膠是有機(jī)硅產(chǎn)品中產(chǎn)量最大、應(yīng)用最為廣泛的一大類產(chǎn)品。根據(jù)硫化機(jī)理，硅橡膠可分成高溫硫化硅橡膠（HTV）；室溫硫化硅橡膠（RTV）和加成型液體硅橡膠（LSR）。
高溫硅橡膠，別名混煉硅橡膠、固體硅橡膠。是硅橡膠中發(fā)展最為成熟的產(chǎn)品之一，因其具有良好的耐高低溫、耐候、憎水、抗電弧、電氣絕緣性、生理惰性等特點(diǎn)，在國防工業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人們的日常生活中得到廣泛應(yīng)用。
中國高溫硅橡膠的發(fā)展已經(jīng)較為成熟，2016年產(chǎn)能已達(dá)到53.9萬噸/年，產(chǎn)量達(dá)44萬噸。液體硅橡膠即加成型雙組份液體硅橡膠（LSR）是近年來發(fā)展較快、技術(shù)含量大、附加值較高的一類品種，2016年我國LSR產(chǎn)能達(dá)5.91萬噸，產(chǎn)量約為3.5萬噸，主要應(yīng)用于孕嬰用品、醫(yī)療保健、電子領(lǐng)域。目前國內(nèi)主要的高溫硅橡膠企業(yè)有新安化工、東爵、宏達(dá)、合盛等。而液體硅橡膠企業(yè)有廣東聚合、新安化工等。
室溫硫化硅橡膠一般分子量較低（3萬～6萬）。室溫硫化硅橡膠在分子鏈的兩端（有時中間也有）各帶有一個或兩個官能團(tuán)，在一定條件下（空氣中的水分或適當(dāng)?shù)拇呋瘎@些官能團(tuán)可發(fā)生反應(yīng)，從而形成高分子量的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。主要生產(chǎn)企業(yè)有廣東白云、成都硅寶、廣州新展、杭州之江、鄭州中原等。
硅油是一類以Si-O-Si為主鏈、側(cè)鏈帶有有機(jī)基團(tuán)的線型有機(jī)硅聚合物。廣泛應(yīng)用于紡織、日化、機(jī)械加工、化工、電子電氣、醫(yī)療衛(wèi)生等行業(yè)。通常硅油在室溫下保持液體狀態(tài)。隨著分子量增大，粘度也增高，因此粘度是硅油的一個重要物性指標(biāo)。目前，常見的商品硅油有甲基硅油、乙烯基硅油、苯基硅油、甲基苯基硅油、甲基含氫硅油、聚醚改性硅油等。通常稱可作為產(chǎn)品直接使用的硅油為一次制品，而以硅油為原料或助劑，加入增稠劑、表面活性劑、溶劑、填料及各種性能改進(jìn)劑等，經(jīng)過特定工藝配制成的復(fù)合物、乳液、溶液等制品，稱為硅油二次加工品。國內(nèi)生產(chǎn)硅油的公司主要有藍(lán)星新材、新安化工、天賜、標(biāo)美、宜昌科林等企業(yè)，生產(chǎn)乳液的企業(yè)主要有傳化股份和德美化工。
功能性硅烷與硅橡膠、硅油及硅樹脂并稱為有機(jī)硅材料四大門類；從結(jié)構(gòu)上來說，通常將主鏈為-Si-O-C-結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅小分子統(tǒng)稱為功能性硅烷，而將主鏈為-Si-O-Si-結(jié)構(gòu)的小分子中間體和聚合物大分子一般稱之為硅氧烷，即硅橡膠、硅油及硅樹脂產(chǎn)品；從功能上來看，功能性硅烷多為雜交結(jié)構(gòu)，多數(shù)產(chǎn)品在同一個分子中同時含極性與非極性兩類官能團(tuán)，可以作為無機(jī)材料和有機(jī)材料的界面橋梁或者直接參與有機(jī)聚合材料的交聯(lián)反應(yīng)，從而大幅提高材料性能。中國已經(jīng)成為世界最大的功能性硅烷生產(chǎn)、出口與消費(fèi)國，2016年有效總產(chǎn)能約為35.1萬噸/年，產(chǎn)量約為19.9萬噸，消費(fèi)量為13.8萬噸。主要生產(chǎn)企業(yè)有湖北新藍(lán)天、荊州江漢、江西宏柏、南京曙光等。
廣泛用于各行業(yè)，主要用作橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑，塑料充填劑，油墨增稠劑，金屬軟性磨光劑，絕緣絕熱填充劑，脫色劑，消光劑，高級日用化妝品填料及噴涂材料、醫(yī)藥、環(huán)保等各種領(lǐng)域，并為相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展提供了新材料基礎(chǔ)和技術(shù)保證。由于它在磁性、催化性、光吸收、熱阻和熔點(diǎn)等方面與常規(guī)材料相比顯示出特異功能，因而得到人們的極大重視。2016年中國氣相白炭黑產(chǎn)能為12.58萬噸，產(chǎn)量達(dá)7.06萬噸，主要國內(nèi)企業(yè)有新安、東岳、匯富等。
