不同于“蘇打四兄弟”那樣一根藤上四個瓜，每個瓜都有獨立的化學(xué)式。這些硅粉物質(zhì)有一個共同的化學(xué)式SiO2，尤其是白炭黑和納米二氧化硅，雖然有些情況下兩者可以互換“冒充”，但如果把兩者之間劃等號顯然是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹Ｄ俏覀兘裉炀蛠砜匆幌?，硅微粉、白炭黑和納米二氧化硅到底是啥關(guān)系。
概念
硅微粉是由天然石英（SiO2）或熔融石英（天然石英經(jīng)高溫熔融、冷卻后的非晶態(tài)SiO2）經(jīng)破碎、球磨（或振動、氣流磨）、浮選、酸洗提純、高純水處理等多道工藝加工而成的微粉。
白炭黑是無定型硅酸及硅酸鹽類產(chǎn)品的統(tǒng)稱，在橡膠工業(yè)中補強作用類似于炭黑，被稱為白炭黑，分子式為SiO2·nH2O，其中nH2O是以表面羥基的形式存在，外觀看起來一般是白色，是一種無定形沒有氣味及毒性的顆粒狀固體。
納米二氧化硅是指顆粒粒徑在納米量級(小于100nm)的超細二氧化硅顆粒。它是一種無定型、白色、無味、無毒的粉末狀物質(zhì)，是一種表面存在吸附水性羥基基團的納米材料。
不論是硅微粉、白炭黑還是納米二氧化硅，這3者的主要成分都是SiO2。不同的是白炭黑除了指沉淀二氧化硅、氣相二氧化硅和超細二氧化硅凝膠外，還包括粉末狀硅酸鋁和硅酸鈣等，大多情況下它的組成可用SiO2·nH2O表示，其中nH2O是以表面羥基的形式存在。
物質(zhì)結(jié)構(gòu)
硅微粉
二氧化硅有晶態(tài)和無定形非晶體兩種形態(tài)，從硅微粉的概念上來看，它是二氧化硅微粉的統(tǒng)稱，所以硅微粉包含晶體狀態(tài)和非晶體狀態(tài)，它是以硅氧四面體為基本結(jié)構(gòu)形成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
白炭黑
白炭黑是非晶型的無定形二氧化硅顆粒，具有一定的枝杈結(jié)構(gòu)。它同樣擁有由硅和氧構(gòu)成的空間四面體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，氧位于四面體的頂點之上，硅位于四面體的中心位置，這種結(jié)構(gòu)的特點就在于頂點上的氧和其他各個面上的頂點共點，使得SiO2 呈電中性。
白炭黑的表面有三種不同類型的羥基：一種羥基為在脫過水的白炭黑表面存在的硅氧基，溫度的增加不易脫除硅氧基；另一種羥基因為其含有正電性H原子，因此特別容易與具有負(fù)電性的原子發(fā)生氫鍵結(jié)合，被稱為隔離羥基；還有一種是對極性物質(zhì)具有很強的吸附作用，彼此之間能以氫鍵的形式互相結(jié)合的相鄰羥基。
白炭黑結(jié)構(gòu)示意圖
納米二氧化硅
納米二氧化硅外觀為無定形白色粉末，呈絮狀和網(wǎng)狀的準(zhǔn)顆粒狀態(tài)。其微觀結(jié)構(gòu)近似球形，顆粒表面存在不飽和的殘鍵及不同鍵合狀態(tài)的羥基，其分子狀態(tài)是三維鏈狀結(jié)構(gòu)。
硅微粉
1、具有良好的絕緣性：由于硅微粉純度高，雜質(zhì)含量低，性能穩(wěn)定，電絕緣性能優(yōu)異，使固化物具有良好的絕緣性能和抗電弧性能。
2、能降低環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)的放熱峰值溫度，降低固化物的線膨脹系數(shù)和收縮率，從而消除固化物的內(nèi)應(yīng)力，防止開裂。
3、抗腐蝕性：硅微粉不易與其他物質(zhì)反應(yīng)，與大部分酸、堿不起化學(xué)反應(yīng)，其顆粒均勻覆蓋在物件表面，具有較強的抗腐蝕能力。
4、顆粒級配合理，使用時能減少和消除沉淀、分層現(xiàn)象；可使固化物的抗拉、抗壓強度增強，耐磨性能提高，并能增大固化物的導(dǎo)熱系數(shù)，增加阻燃性能。
5、經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理的硅微粉，對各類樹脂有良好的浸潤性，吸附性能好，易混合，無結(jié)團現(xiàn)象。
6、硅微粉作為填充料，加入有機樹脂中，不但提高了固化物的各項性能，同時也降低了產(chǎn)品成本。
白炭黑
白炭黑是一種多孔性的物質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，不燃，耐高溫，無味，無臭，電絕緣性良好，其聚集體形態(tài)和微觀結(jié)構(gòu)與炭黑相似。白炭黑的用途十分廣泛，可作為補強劑用于橡膠制品、分散劑、載體等。
納米二氧化硅
納米二氧化硅是一種無毒、無味、無污染的白色無機非金屬材料 ,顆粒粒徑?。?-100nm）。 其比表面積大 ,對紫外、紅外、可見光具有極強的反射特性 ,納米二氧化硅的體積效應(yīng)和量子隧道效應(yīng)使其產(chǎn)生游滲作用 ,可與有機分子化合物形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) ,從而大幅度提高高分子材料的力學(xué)強度、韌性、耐磨性和耐老化性等。
分類
硅微粉
硅微粉根據(jù)用途可分為普通硅微粉（PG）、電工級硅微粉（DG）、電子級硅微粉（JG）；按其顆粒形態(tài)分為角形硅微粉和球形硅微粉；其中以石英礦或硅石為原料直接粉磨得到的硅微粉稱為結(jié)晶硅微粉，以熔融石英為原料粉磨得到的硅微粉稱為熔融硅微粉（RG）。
對上述硅微粉進行有機表面改性后分別稱為普通活性硅微粉（PGH）、電工級活性硅微粉（DGH）、電子級結(jié)晶型活性硅微粉（JGH）、電子級熔融型活性硅微粉（RGH）及球形硅微粉。
白炭黑
白炭黑根據(jù)它的制備方法分為沉淀法白炭黑、氣相法白炭黑、非金屬礦白炭黑及禾本科植物法白炭黑。
納米二氧化硅
納米二氧化硅根據(jù)它的制備方法分為物理法與化學(xué)法納米二氧化硅。其中化學(xué)法又分為化學(xué)氣相反應(yīng)法、沉淀法、溶膠 -凝膠法、微乳液法及固相反應(yīng)法。
應(yīng)用
總結(jié)
綜上所述，三者在概念上有所不同，但還是存在一定的關(guān)系。
1、三者成分都是SiO2，只不過白炭黑在大多數(shù)情況下它的組成可用SiO2·nH2O表示，其中nH2O是以表面羥基的形式存在。
2、在原子結(jié)構(gòu)上三者都有硅氧四面體結(jié)構(gòu)，但在微觀結(jié)構(gòu)上白炭黑表面存在三種不同類型的羥基。
3、在性質(zhì)上，三者都具有無色無味、比表面積大、絕緣、穩(wěn)定的特性。
4、在應(yīng)用上，三者都廣泛應(yīng)用于橡膠、陶瓷、塑料、涂料油漆等領(lǐng)域，應(yīng)用范圍有所交叉重合。另外，白炭黑在橡膠制品中代替炭黑得到了非常廣泛的應(yīng)用。
參考文獻：
【1】盧英常，張躍英.硅微粉的用途及生產(chǎn)技術(shù).中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊
【2】馬倩倩.白炭黑的制備與發(fā)展趨勢
【3】李志偉，張羽熙，韓威，楊國華，崔兆純，韓苗苗，王玲，李存國.白炭黑的制備及研究發(fā)展趨勢.華北理工大學(xué).河北省礬山磷礦有限公司
【4】孫靜靜，許利劍.納米二氧化硅的改性及其應(yīng)用的新進展.化工時刊
【5】褚艷蘭，張凱. 納米二氧化硅的研究現(xiàn)狀與進展.商丘師范學(xué)院
【6】周美珍，葉楠. 納米二氧化硅的應(yīng)用進展. 寧德師范學(xué)院
【7】何奕鋒，徐文彬，賓利英，羅彬源，黎俞娟，蕭婉瑩. 納米二氧化硅粉體的制備研究進展. 廣東工業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院
【8】王霞.淺談硅微粉在氧化鋁泡沫陶瓷中的作用. 杭州中亞特種耐火材料有限公司
【9】徐鵬金.淺談高純超細硅微粉的生產(chǎn)與應(yīng)用