Când vine vorba de materiale avansate, siliconul este, fără îndoială, un subiect fierbinte. Siliconul este un tip de material polimeric care conține siliciu, carbon, hidrogen și oxigen. Este semnificativ diferit de materialele de siliciu anorganic și prezintă performanțe excelente în multe domenii. Să aruncăm o privire mai profundă asupra caracteristicilor, procesului de descoperire și direcției de aplicare a siliconului.
Diferențele dintre silicon și siliciu anorganic:
În primul rând, există diferențe evidente în structura chimică între silicon și siliciu anorganic. Siliconul este un material polimeric compus din siliciu și carbon, hidrogen, oxigen și alte elemente, în timp ce siliciul anorganic se referă în principal la compușii anorganici formați din siliciu și oxigen, cum ar fi dioxidul de siliciu (SiO2). Structura pe bază de carbon a siliconului îi conferă elasticitate și plasticitate, făcându-l mai flexibil în aplicare. Datorită caracteristicilor structurii moleculare ale siliconului, adică energia de legătură a legăturii Si-O (444J/mol) este mai mare decât cea a legăturii CC (339J/mol), materialele siliconice au o rezistență la căldură mai mare decât compușii polimerici organici generali.
Descoperirea siliconului:
Descoperirea siliconului poate fi urmărită încă de la începutul secolului al XX-lea. În primele zile, oamenii de știință au sintetizat cu succes siliconul prin introducerea de grupuri organice în compușii de siliciu. Această descoperire a deschis o nouă eră a materialelor siliconice și a pus bazele aplicării sale extinse în industrie și știință. Sinteza și îmbunătățirea siliconului au făcut progrese mari în ultimele decenii, promovând inovarea și dezvoltarea continuă a acestui material.
Silicoane comune:
Siliconii sunt o clasă de compuși polimerici găsiți pe scară largă în natură și sinteza artificială, inclusiv diferite forme și structuri. Următoarele sunt câteva exemple de siliconi comune:
Polidimetilsiloxan (PDMS): PDMS este un elastomer siliconic tipic, întâlnit în mod obișnuit în cauciucul siliconic. Are o flexibilitate excelentă și o stabilitate la temperaturi ridicate și este utilizat pe scară largă în prepararea produselor din cauciuc, dispozitive medicale, lubrifianți etc.
Ulei de silicon: Uleiul de silicon este un compus siliconic liniar cu tensiune superficială scăzută și rezistență bună la temperaturi ridicate. Folosit în mod obișnuit în lubrifianți, produse de îngrijire a pielii, dispozitive medicale și alte domenii.
Rășină siliconică: Rășina siliconică este un material polimeric compus din grupe de acid silicic cu rezistență la căldură excelentă și proprietăți de izolare electrică. Este utilizat pe scară largă în acoperiri, adezivi, ambalaje electronice etc.
Cauciuc siliconic: cauciucul siliconic este un material siliconic asemănător cauciucului, cu rezistență la temperaturi ridicate, rezistență la intemperii, izolație electrică și alte proprietăți. Este utilizat pe scară largă în inele de etanșare, manșoane de protecție pentru cabluri și alte domenii.
Aceste exemple arată diversitatea siliconilor. Ele joacă un rol important în diferite domenii și au o gamă largă de aplicații de la industrie la viața de zi cu zi. Acest lucru reflectă, de asemenea, caracteristicile diversificate ale siliconilor ca material de înaltă performanță.
Avantaje de performanță
În comparație cu compușii obișnuiți cu lanț de carbon, organosiloxanul (polidimetilsiloxan, PDMS) are câteva avantaje unice de performanță, ceea ce îl face să prezinte performanțe excelente în multe aplicații. Următoarele sunt câteva avantaje de performanță ale organosiloxanului față de compușii obișnuiți cu lanț de carbon:
Rezistență la temperaturi ridicate: Organosiloxanul are o rezistență excelentă la temperaturi ridicate. Structura legăturilor siliciu-oxigen face ca organosiloxanii să fie stabili la temperaturi ridicate și să nu se descompună ușor, ceea ce oferă avantaje pentru aplicarea sa în medii cu temperaturi ridicate. În schimb, mulți compuși obișnuiți ai lanțului de carbon se pot descompune sau își pot pierde performanța la temperaturi ridicate.
Tensiune superficială scăzută: Organosiloxanul prezintă o tensiune superficială scăzută, ceea ce îl face să aibă o bună umectabilitate și lubrifiere. Această proprietate face ca uleiul de silicon (o formă de organosiloxan) să fie utilizat pe scară largă în lubrifianți, produse de îngrijire a pielii și dispozitive medicale.
Flexibilitate și elasticitate: Structura moleculară a organosiloxanului îi conferă o bună flexibilitate și elasticitate, făcându-l o alegere ideală pentru prepararea cauciucului și a materialelor elastice. Acest lucru face ca cauciucul siliconic să funcționeze bine la pregătirea inelelor de etanșare, a componentelor elastice etc.
Izolație electrică: Organosiloxanul prezintă proprietăți excelente de izolare electrică, ceea ce îl face utilizat pe scară largă în domeniul electronicii. Rășina siliconică (o formă de siloxan) este adesea folosită în materialele de ambalare electronice pentru a asigura izolarea electrică și pentru a proteja componentele electronice.
Biocompatibilitate: Organosiloxanul are o compatibilitate ridicată cu țesuturile biologice și, prin urmare, este utilizat pe scară largă în dispozitivele medicale și în domeniile biomedicale. De exemplu, cauciucul siliconic este adesea folosit pentru prepararea siliconului medical pentru organe artificiale, catetere medicale etc.
Stabilitate chimică: Organosiloxanii prezintă stabilitate chimică ridicată și rezistență bună la coroziune la multe substanțe chimice. Acest lucru permite extinderea aplicației sale în industria chimică, cum ar fi pentru pregătirea rezervoarelor chimice, a țevilor și a materialelor de etanșare.
În general, organosiloxanii au proprietăți mai diverse decât compușii obișnuiți cu lanț de carbon, ceea ce le permite să joace un rol important în multe domenii, cum ar fi lubrifierea, etanșarea, medical și electronică.
Metoda de preparare a monomerilor organosiliciici
Metodă directă: Sintetizați materiale organosilicice prin reacția directă a siliciului cu compuși organici.
Metodă indirectă: Se prepară organosiliciul prin cracare, polimerizare și alte reacții ale compușilor de siliciu.
Metoda de polimerizare prin hidroliză: Se prepară organosiliciul prin polimerizarea prin hidroliză a silanolului sau a alcoolului silanic.
Metoda de copolimerizare gradient: Sintetiza materiale organosilicice cu proprietati specifice prin copolimerizare gradient. 、
Tendința pieței organosiliciului
Creșterea cererii în domeniile de înaltă tehnologie: Odată cu dezvoltarea rapidă a industriilor de înaltă tehnologie, cererea de organosiliciu cu proprietăți excelente, cum ar fi rezistența la temperaturi ridicate, rezistența la coroziune și izolarea electrică este în creștere.
Extinderea pieței dispozitivelor medicale: Aplicarea siliconului în fabricarea dispozitivelor medicale continuă să se extindă și, combinată cu biocompatibilitatea, aduce noi posibilități în domeniul dispozitivelor medicale.
Dezvoltare durabilă: îmbunătățirea conștientizării mediului promovează cercetarea metodelor de preparare ecologică a materialelor siliconice, cum ar fi siliconul biodegradabil, pentru a obține o dezvoltare mai durabilă.
Explorarea de noi domenii de aplicare: noi domenii de aplicare continuă să apară, cum ar fi electronice flexibile, dispozitive optoelectronice etc., pentru a promova inovația și extinderea pieței siliconului.
Direcția de dezvoltare viitoare și provocări
Cercetare și dezvoltare silicon funcțional:Ca răspuns la nevoile diferitelor industrii, siliconul va acorda mai multă atenție dezvoltării funcționalității în viitor, cum ar fi acoperirile funcționale din silicon, inclusiv proprietățile speciale, cum ar fi proprietățile antibacteriene și conductive.
Cercetări privind siliconul biodegradabil:Odată cu îmbunătățirea conștientizării mediului, cercetarea asupra materialelor siliconice biodegradabile va deveni o direcție importantă de dezvoltare.
Aplicarea nano-siliconului: Folosind nanotehnologia, cercetarea privind prepararea și aplicarea nano-siliconului pentru a-și extinde aplicarea în domeniile high-tech.
Ecologizarea metodelor de preparare: Pentru metodele de preparare a siliconului, se va acorda mai multă atenție rutelor tehnice verzi și ecologice în viitor pentru a reduce impactul asupra mediului.
Ora postării: Iul-15-2024