Када је реч о напредним материјалима, силикон је несумњиво врућа тема. Силикон је врста полимерног материјала који садржи силицијум, угљеник, водоник и кисеоник. Значајно се разликује од неорганских силицијумских материјала и показује одличне перформансе у многим областима. Хајде да детаљније погледамо карактеристике, процес откривања и правац примене силикона.
Разлике између силикона и неорганског силикона:
Прво, постоје очигледне разлике у хемијској структури између силикона и неорганског силицијума. Силикон је полимерни материјал састављен од силицијума и угљеника, водоника, кисеоника и других елемената, док се неоргански силицијум углавном односи на неорганска једињења формирана силицијумом и кисеоником, као што је силицијум диоксид (SiO2). Структура силицијума на бази угљеника даје му еластичност и пластичност, чинећи га флексибилнијим у примени. Због карактеристика молекуларне структуре силикона, односно енергије везе Si-O везе (444J/mol) која је већа од енергије CC везе (339J/mol), силиконски материјали имају већу отпорност на топлоту од општих органских полимерних једињења.
Откриће силикона:
Откриће силикона може се пратити до почетка 20. века. У раним данима, научници су успешно синтетизовали силикон увођењем органских група у силицијумска једињења. Ово откриће отворило је нову еру силиконских материјала и поставило темеље за његову широку примену у индустрији и науци. Синтеза и усавршавање силикона постигли су велики напредак у последњих неколико деценија, промовишући континуиране иновације и развој овог материјала.
Уобичајени силикони:
Силикони су класа полимерних једињења која се широко налазе у природи и вештачкој синтези, укључујући различите облике и структуре. Следе неки примери уобичајених силикона:
Полидиметилсилоксан (PDMS): PDMS је типичан силиконски еластомер, који се често налази у силиконској гуми. Има одличну флексибилност и стабилност на високим температурама и широко се користи у припреми гумених производа, медицинских уређаја, мазива итд.
Силиконско уље: Силиконско уље је линеарно силиконско једињење са ниском површинском напетошћу и добром отпорношћу на високе температуре. Често се користи у мазивима, производима за негу коже, медицинским уређајима и другим областима.
Силиконска смола: Силиконска смола је полимерни материјал састављен од група силицијумске киселине са одличном отпорношћу на топлоту и својствима електричне изолације. Широко се користи у премазима, лепковима, електронском паковању итд.
Силиконска гума: Силиконска гума је силиконски материјал сличан гуми са високом отпорношћу на температуре, временске услове, електричну изолацију и друга својства. Широко се користи у заптивним прстеновима, заштитним чаурама за каблове и другим областима.
Ови примери показују разноликост силикона. Они играју важну улогу у различитим областима и имају широк спектар примене, од индустрије до свакодневног живота. Ово такође одражава разноврсне карактеристике силикона као високоперформансног материјала.
Предности у перформансама
У поређењу са обичним једињењима угљеничног ланца, органосилоксан (полидиметилсилоксан, ПДМС) има неке јединствене предности у перформансама, што га чини одличним у многим применама. Следе неке предности органосилоксана у односу на обична једињења угљеничног ланца:
Отпорност на високе температуре: Органосилоксан има одличну отпорност на високе температуре. Структура силицијум-кисеоничних веза чини органосилоксане стабилним на високим температурама и неразграђујућим, што пружа предности за њихову примену у окружењима са високим температурама. Насупрот томе, многа уобичајена једињења угљеничног ланца могу се разградити или изгубити перформансе на високим температурама.
Ниска површинска напетост: Органосилоксан показује ниску површинску напетост, што му омогућава добру влажност и подмазивање. Ово својство чини силиконско уље (облик органосилоксана) широко коришћеним у мазивима, производима за негу коже и медицинским уређајима.
Флексибилност и еластичност: Молекуларна структура органосилоксана му даје добру флексибилност и еластичност, што га чини идеалним избором за припрему гуме и еластичних материјала. Због тога се силиконска гума добро показује у припреми заптивних прстенова, еластичних компоненти итд.
Електрична изолација: Органосилоксан показује одлична својства електричне изолације, што га чини широко примењивим у области електронике. Силиконска смола (облик силоксана) се често користи у материјалима за електронско паковање како би се обезбедила електрична изолација и заштитиле електронске компоненте.
Биокомпатибилност: Органосилоксан има високу компатибилност са биолошким ткивима и стога се широко користи у медицинским уређајима и биомедицинским областима. На пример, силиконска гума се често користи за припрему медицинског силикона за вештачке органе, медицинске катетере итд.
Хемијска стабилност: Органосилоксани показују високу хемијску стабилност и добру отпорност на корозију на многе хемикалије. Ово омогућава проширење њихове примене у хемијској индустрији, као што је припрема хемијских резервоара, цеви и заптивних материјала.
Генерално, органосилоксани имају разноврснија својства од обичних једињења угљеничног ланца, што им омогућава да играју важну улогу у многим областима као што су подмазивање, заптивање, медицина и електроника.
Метода припреме органосилицијумских мономера
Директна метода: Синтетизујте органосилицијумске материјале директном реакцијом силицијума са органским једињењима.
Индиректна метода: Припрема органосилицијума крековањем, полимеризацијом и другим реакцијама силицијумских једињења.
Метода хидролизне полимеризације: Припремите органосилицијум хидролизном полимеризацијом силанола или силанског алкохола.
Метода градијентне кополимеризације: Синтетизују се органосилицијумски материјали са специфичним својствима градијентном кополимеризацијом.
Тренд на тржишту органосилицијума
Растућа потражња у високотехнолошким областима: Са брзим развојем високотехнолошких индустрија, расте потражња за органосилицијумом са одличним својствима као што су отпорност на високе температуре, отпорност на корозију и електрична изолација.
Ширење тржишта медицинских уређаја: Примена силикона у производњи медицинских уређаја наставља да се шири, а у комбинацији са биокомпатибилношћу, доноси нове могућности у област медицинских уређаја.
Одрживи развој: Унапређење еколошке свести промовише истраживање зелених метода припреме силиконских материјала, као што је биоразградиви силикон, како би се постигао одрживији развој.
Истраживање нових области примене: Нова поља примене се и даље појављују, као што су флексибилна електроника, оптоелектронски уређаји итд., како би се промовисале иновације и ширење тржишта силикона.
Будући правац развоја и изазови
Истраживање и развој функционалног силикона:Као одговор на потребе различитих индустрија, силикон ће у будућности посветити више пажње развоју функционалности, као што су функционални силиконски премази, укључујући посебна својства као што су антибактеријска и проводљива својства.
Истраживање биоразградивог силикона:Са побољшањем еколошке свести, истраживање биоразградивих силиконских материјала постаће важан правац развоја.
Примена нано силиконаКоришћење нанотехнологије, истраживање припреме и примене наносиликона ради проширења његове примене у високотехнолошким областима.
Озелењавање метода припремеШто се тиче метода припреме силикона, у будућности ће се више пажње посветити зеленим и еколошки прихватљивим техничким путевима како би се смањио утицај на животну средину.
Време објаве: 15. јул 2024.
