Ko gre za napredne materiale, je silikon nedvomno vroča tema. Silikon je vrsta polimernega materiala, ki vsebuje silikon, ogljik, vodik in kisik. Bistveno se razlikuje od anorganskih silicijevih materialov in ima odlične zmogljivosti na številnih področjih. Oglejmo si globlje značilnosti, postopek odkritja in smer uporabe silikona.
Razlike med silikonskim in anorganskim silicijem:
Prvič, obstajajo očitne razlike v kemični strukturi med silikonom in anorganskim silicijem. Silikon je polimerni material, sestavljen iz silikona in ogljika, vodika, kisika in drugih elementov, anorganski silicij pa se nanaša predvsem na anorganske spojine, ki jih tvorita silicij in kisik, kot je silicijev dioksid (SiO2). Struktura silikona na osnovi ogljika ji daje elastičnost in plastičnost, zaradi česar je pri uporabi bolj prilagodljiva. Zaradi molekulskih strukturnih značilnosti silikona, to je, da je energija vezi si-O vezi (444J/mol) višja kot pri CC vezi (339J/mol), silikonski materiali imajo večjo toplotno odpornost kot splošne organske polimerne spojine.
Odkritje silikona je mogoče zaslediti do zgodnjega 20. stoletja. Znanstveniki so v zgodnjih dneh uspešno sintetizirali silikon z uvedbo organskih skupin v silicijeve spojine. To odkritje je odprlo novo obdobje silikonskih materialov in postavilo temelje za široko uporabo v industriji in znanosti. Sinteza in izboljšanje silikona sta v zadnjih nekaj desetletjih dosegla velik napredek, kar je spodbujalo nenehne inovacije in razvoj tega gradiva.
Silikoni so razred polimernih spojin, ki jih široko najdemo v naravi in umetni sintezi, vključno z različnimi oblikami in strukturami. Sledi nekaj primerov običajnih silikonov:
Polidimetilsiloksan (PDMS): PDMS je tipičen silikonski elastomer, ki ga običajno najdemo v silikonski gumi. Ima odlično prilagodljivost in visoko temperaturno stabilnost, pogosto pa se uporablja pri pripravi gumijastih izdelkov, medicinskih pripomočkov, maziv itd.
Silikonsko olje: Silikonsko olje je linearna silikonska spojina z nizko površinsko napetostjo in dobro visoko temperaturno odpornostjo. Običajno se uporabljajo pri mazivih, izdelkih za nego kože, medicinskih pripomočkov in drugih poljih.
Silikonska smola: Silikonska smola je polimerni material, sestavljen iz skupin silikonske kisline z odlično toplotno odpornostjo in električno izolacijsko lastnosti. Široko se uporablja v premazih, lepilih, elektronski embalaži itd.
These examples show the diversity of silicones. Imajo pomembno vlogo na različnih področjih in imajo široko paleto aplikacij od industrije do vsakdanjega življenja. To odraža tudi raznolike značilnosti silikonov kot visokozmogljivega materiala.
Prednosti uspešnosti
V primerjavi z navadnimi spojinami ogljikove verige ima organosiloksan (polidimetilsiloksan, PDMS) nekaj edinstvenih prednosti uspešnosti, zaradi česar je v številnih aplikacijah odlične zmogljivosti. Sledi nekatere prednosti zmogljivosti organosiloksana nad navadnimi spojinami ogljikove verige:
Visoko temperaturna odpornost: organosiloksan ima odlično visoko temperaturno odpornost. Struktura silicijevih kisikovih vezi naredi organosiloksane stabilne pri visokih temperaturah in ni enostavno razgraditi, kar daje prednosti za njegovo uporabo v visokih temperaturnih okoljih. V nasprotju s tem lahko številne običajne spojine ogljikove verige razgradijo ali izgubijo delovanje pri visokih temperaturah.
Nizka površinska napetost: organosiloksan ima nizko površinsko napetost, zaradi česar ima dobro zmožnost in mazivo. Ta lastnost naredi silikonsko olje (oblika organosiloksana), ki se pogosto uporablja pri mazivih, izdelkih za nego kože in medicinskih pripomočkih.
Prilagodljivost in elastičnost: Molekularna struktura organosiloksana ji daje dobro prilagodljivost in elastičnost, zaradi česar je idealna izbira za pripravo gumijastih in elastičnih materialov. Zaradi tega silikonska guma deluje dobro pri pripravi tesnjenih obročev, elastičnih komponent itd.
Električna izolacija: Organosiloksan ima odlične električne izolacijske lastnosti, zaradi česar se pogosto uporablja na področju elektronike. Silicone resin (a form of siloxane) is often used in electronic packaging materials to provide electrical insulation and protect electronic components.
Biokompatibilnost: Organosiloksan ima visoko združljivost z biološkimi tkivi in se zato pogosto uporablja v medicinskih napravah in biomedicinskih poljih. Na primer, silikonska guma se pogosto uporablja za pripravo medicinskega silikona za umetne organe, medicinske katetre itd.
Kemična stabilnost: Organosiloksani imajo visoko kemično stabilnost in dobro korozijsko odpornost na številne kemikalije. To omogoča razširitev uporabe v kemični industriji, na primer za pripravo kemičnih rezervoarjev, cevi in tesnjenih materialov.
Na splošno imajo organosiloksani bolj raznolike lastnosti kot navadne spojine ogljikove verige, kar jim omogoča, da igrajo pomembno vlogo na številnih področjih, kot so mazanje, tesnjenje, medicinska in elektronika.
Neposredna metoda: sintetizirajte organosiliconske materiale tako, da neposredno reagirate silicij z organskimi spojinami.
Posredna metoda: Organosilicon pripravite z razpokanjem, polimerizacijo in drugimi reakcijami silicijevih spojin.
Metoda polimerizacije hidrolize: Pripravite organosilikon s hidrolizo polimerizacijo silanola ali silanskega alkohola.
Metoda gradientne kopolimerizacije: sintetizirajte materiale organosilicona s specifičnimi lastnostmi z gradientno kopolimerizacijo. 、
Trend trga organosilicon
Povečanje povpraševanja na visokotehnoloških področjih: s hitrim razvojem visokotehnoloških industrij se povpraševanje po organosilikonu z odličnimi lastnostmi, kot so visoka temperaturna odpornost, korozijska odpornost in električna izolacija, povečuje.
Trajnostni razvoj: Izboljšanje okoljske ozaveščenosti spodbuja raziskave metod zelene priprave silikonskih materialov, kot je biološko razgradljiv silikon, za doseganje bolj trajnostnega razvoja.
Raziskovanje novih aplikacijskih polj: Nova aplikacijska polja se še naprej pojavljajo, kot so fleksibilna elektronika, optoelektronske naprave itd. Za spodbujanje inovacij in širitve silikonskega trga.
Prihodnja razvojna usmeritev in izzivi
Kot odgovor na potrebe različnih panog bo silikon v prihodnosti posvetil več pozornosti razvoju funkcionalnosti, kot so funkcionalne silikonske prevleke, vključno s posebnimi lastnostmi, kot so antibakterijske in prevodne lastnosti.
Raziskave biološko razgradljivega silikona:
Uporaba nano silikona: Z uporabo nanotehnologije, raziskav o pripravi in uporabi nano silikona za razširitev uporabe na visokotehnoloških poljih.
Ozelenitev metod priprave
Čas objave: 15. julij 2024