Ko gre za napredne materiale, je silikon nedvomno vroča tema. Silikon je vrsta polimernega materiala, ki vsebuje silicij, ogljik, vodik in kisik. Bistveno se razlikuje od anorganskih silicijevih materialov in kaže odlično delovanje na številnih področjih. Oglejmo si globlje značilnosti, postopek odkrivanja in smer uporabe silikona.
Razlike med silikonom in anorganskim silicijem:
Prvič, obstajajo očitne razlike v kemični strukturi med silikonom in anorganskim silicijem. Silikon je polimerni material, sestavljen iz silicija in ogljika, vodika, kisika in drugih elementov, medtem ko se anorganski silicij v glavnem nanaša na anorganske spojine, ki jih tvorita silicij in kisik, kot je silicijev dioksid (SiO2). Struktura silikona na osnovi ogljika mu daje elastičnost in plastičnost, zaradi česar je bolj prilagodljiv pri uporabi. Zaradi značilnosti molekularne strukture silikona, to je, da je vezna energija vezi Si-O (444J/mol) višja od energije vezi CC (339J/mol), imajo silikonski materiali večjo toplotno odpornost kot običajne organske polimerne spojine.
Odkritje silikona:
Odkritje silikona sega v začetek 20. stoletja. Na začetku so znanstveniki uspešno sintetizirali silikon z uvedbo organskih skupin v silicijeve spojine. To odkritje je odprlo novo dobo silikonskih materialov in postavilo temelje za njihovo široko uporabo v industriji in znanosti. Sinteza in izboljšanje silikona sta v zadnjih nekaj desetletjih močno napredovali, kar spodbuja nenehne inovacije in razvoj tega materiala.
Pogosti silikoni:
Silikoni so vrsta polimernih spojin, ki jih pogosto najdemo v naravi in umetnih sintezah, vključno z različnimi oblikami in strukturami. Sledi nekaj primerov običajnih silikonov:
Polidimetilsiloksan (PDMS): PDMS je tipičen silikonski elastomer, ki ga pogosto najdemo v silikonski gumi. Ima odlično fleksibilnost in visoko temperaturno stabilnost ter se pogosto uporablja pri pripravi izdelkov iz gume, medicinskih pripomočkov, maziv itd.
Silikonsko olje: Silikonsko olje je linearna silikonska zmes z nizko površinsko napetostjo in dobro odpornostjo na visoke temperature. Pogosto se uporablja v mazivih, izdelkih za nego kože, medicinskih pripomočkih in na drugih področjih.
Silikonska smola: Silikonska smola je polimerni material, sestavljen iz skupin silicijeve kisline z odlično toplotno odpornostjo in električnimi izolacijskimi lastnostmi. Široko se uporablja v premazih, lepilih, elektronski embalaži itd.
Silikonska guma: Silikonska guma je gumi podoben silikonski material z visoko temperaturno odpornostjo, vremensko odpornostjo, električno izolacijo in drugimi lastnostmi. Široko se uporablja v tesnilnih obročih, zaščitnih rokavih za kable in na drugih področjih.
Ti primeri prikazujejo raznolikost silikonov. Imajo pomembno vlogo na različnih področjih in imajo širok spekter uporabe od industrije do vsakdanjega življenja. To odraža tudi raznolike lastnosti silikonov kot visoko zmogljivega materiala.
Prednosti delovanja
V primerjavi z običajnimi ogljikovimi verižnimi spojinami ima organosiloksan (polidimetilsiloksan, PDMS) nekaj edinstvenih prednosti glede učinkovitosti, zaradi česar kaže odlično učinkovitost v številnih aplikacijah. Sledi nekaj prednosti organosiloksana v primerjavi z običajnimi ogljikovimi verižnimi spojinami:
Odpornost na visoke temperature: Organosiloksan ima odlično odpornost na visoke temperature. Struktura vezi silicij-kisik naredi organosiloksane stabilne pri visokih temperaturah in jih ni enostavno razgraditi, kar zagotavlja prednosti za njihovo uporabo v visokotemperaturnih okoljih. V nasprotju s tem se lahko številne običajne spojine ogljikove verige razgradijo ali izgubijo učinkovitost pri visokih temperaturah.
Nizka površinska napetost: organosiloksan ima nizko površinsko napetost, zaradi česar ima dobro omočljivost in mazljivost. Zaradi te lastnosti se silikonsko olje (oblika organosiloksana) pogosto uporablja v mazivih, izdelkih za nego kože in medicinskih napravah.
Prožnost in elastičnost: Molekularna struktura organosiloksana mu daje dobro prožnost in elastičnost, zaradi česar je idealna izbira za pripravo gume in elastičnih materialov. Zaradi tega se silikonska guma dobro obnese pri pripravi tesnilnih obročev, elastičnih komponent itd.
Električna izolacija: organosiloksan ima odlične električne izolacijske lastnosti, zaradi česar se pogosto uporablja na področju elektronike. Silikonska smola (oblika siloksana) se pogosto uporablja v elektronskih embalažnih materialih za zagotavljanje električne izolacije in zaščito elektronskih komponent.
Biokompatibilnost: Organosiloksan ima visoko združljivost z biološkimi tkivi in se zato pogosto uporablja v medicinskih napravah in biomedicinskih področjih. Silikonska guma se na primer pogosto uporablja za pripravo medicinskega silikona za umetne organe, medicinske katetre itd.
Kemijska stabilnost: Organosiloksani kažejo visoko kemično stabilnost in dobro korozijsko odpornost na številne kemikalije. To omogoča razširitev njegove uporabe v kemični industriji, na primer za pripravo kemičnih rezervoarjev, cevi in tesnilnih materialov.
Na splošno imajo organosiloksani bolj raznolike lastnosti kot običajne ogljikove verižne spojine, kar jim omogoča, da igrajo pomembno vlogo na številnih področjih, kot so mazanje, tesnjenje, medicina in elektronika.
Metoda priprave organosilicijevih monomerov
Neposredna metoda: Sintetizirajte organosilicijeve materiale z neposredno reakcijo silicija z organskimi spojinami.
Posredna metoda: Pripravite organosilicij s krekingom, polimerizacijo in drugimi reakcijami silicijevih spojin.
Metoda hidrolizne polimerizacije: Pripravite organosilicij s hidrolizno polimerizacijo silanola ali silanskega alkohola.
Metoda gradientne kopolimerizacije: Sintetizirajte organosilicijeve materiale s posebnimi lastnostmi z gradientno kopolimerizacijo. 、
Trend trga organosilicija
Naraščajoče povpraševanje na visokotehnoloških področjih: s hitrim razvojem visokotehnoloških industrij se povečuje povpraševanje po organosiliciju z odličnimi lastnostmi, kot so odpornost na visoke temperature, odpornost proti koroziji in električna izolacija.
Širitev trga medicinskih pripomočkov: uporaba silikona v proizvodnji medicinskih pripomočkov se še naprej širi in v kombinaciji z biokompatibilnostjo prinaša nove možnosti na področju medicinskih pripomočkov.
Trajnostni razvoj: izboljšanje okoljske ozaveščenosti spodbuja raziskave zelenih metod priprave silikonskih materialov, kot je biološko razgradljiv silikon, za doseganje bolj trajnostnega razvoja.
Raziskovanje novih področij uporabe: Še naprej se pojavljajo nova področja uporabe, kot so prilagodljiva elektronika, optoelektronske naprave itd., za spodbujanje inovacij in širitev trga silikonov.
Prihodnje smeri razvoja in izzivi
Raziskave in razvoj funkcionalnega silikona:Kot odgovor na potrebe različnih industrij bo silikon v prihodnosti več pozornosti namenil razvoju funkcionalnosti, kot so funkcionalni silikonski premazi, vključno s posebnimi lastnostmi, kot so antibakterijske in prevodne lastnosti.
Raziskave biorazgradljivega silikona:Z izboljšanjem okoljske ozaveščenosti bodo raziskave biorazgradljivih silikonskih materialov postale pomembna razvojna usmeritev.
Nanos nano silikona: Z uporabo nanotehnologije raziskave priprave in uporabe nano silikona za razširitev njegove uporabe na visokotehnoloških področjih.
Ozelenitev načinov priprave: Pri metodah priprave silikona bo v prihodnje več pozornosti namenjene zelenim in okolju prijaznim tehničnim potem, da se zmanjša vpliv na okolje.
Čas objave: 15. julij 2024