Þegar kemur að háþróuðum efnum er sílikon án efa heitt umræðuefni. Sílikon er tegund fjölliðuefnis sem inniheldur sílikon, kolefni, vetni og súrefni. Það er verulega frábrugðið ólífrænum sílikonefnum og sýnir framúrskarandi árangur á mörgum sviðum. Við skulum skoða nánar eiginleika, uppgötvunarferli og notkunarstefnu sílikons.
Munurinn á sílikoni og ólífrænu sílikoni:
Í fyrsta lagi er augljós munur á efnafræðilegri uppbyggingu sílikons og ólífræns sílikons. Sílikon er fjölliðuefni sem samanstendur af sílikoni og kolefni, vetni, súrefni og öðrum frumefnum, en ólífrænt sílikon vísar aðallega til ólífrænna efnasambanda sem myndast af sílikoni og súrefni, svo sem kísildíoxíð (SiO2). Kolefnisuppbygging sílikons gefur því teygjanleika og sveigjanleika, sem gerir það sveigjanlegra í notkun. Vegna sameindabyggingareiginleika sílikons, þ.e. bindingarorka Si-O tengisins (444J/mól) er hærri en CC tengisins (339J/mól), og sílikonefni hafa meiri hitaþol en almenn lífræn fjölliðuefni.
Uppgötvun sílikons:
Uppgötvun kísils má rekja aftur til fyrri hluta 20. aldar. Á fyrstu dögum tókst vísindamönnum að mynda kísill með því að blanda lífrænum hópum inn í kísillsambönd. Þessi uppgötvun opnaði nýja tíma kísillefna og lagði grunninn að víðtækri notkun þeirra í iðnaði og vísindum. Myndun og umbætur á kísill hafa náð miklum árangri á síðustu áratugum og stuðlað að stöðugri nýsköpun og þróun þessa efnis.
Algeng sílikon:
Sílikon eru flokkur fjölliðaefnasambanda sem finnast víða í náttúrunni og við gerviframleiðslu, þar á meðal í ýmsum formum og byggingum. Eftirfarandi eru nokkur dæmi um algeng sílikon:
Pólýdímetýlsíloxan (PDMS): PDMS er dæmigert sílikon teygjuefni, sem finnst almennt í sílikongúmmíi. Það hefur framúrskarandi sveigjanleika og stöðugleika við háan hita og er mikið notað við framleiðslu á gúmmívörum, lækningatækja, smurefna o.s.frv.
Sílikonolía: Sílikonolía er línulegt sílikonsamband með lága yfirborðsspennu og góða hitaþol. Það er mikið notað í smurefni, húðvörur, lækningatæki og önnur svið.
Sílikonplastefni: Sílikonplastefni er fjölliðuefni sem samanstendur af kísilsýruhópum með framúrskarandi hitaþol og rafmagnseinangrunareiginleika. Það er mikið notað í húðun, lím, rafeindaumbúðir o.s.frv.
Sílikongúmmí: Sílikongúmmí er gúmmílíkt sílikongúmmí með mikla hitaþol, veðurþol, rafmagnseinangrun og aðra eiginleika. Það er mikið notað í þéttihringjum, kapalhlífum og öðrum sviðum.
Þessi dæmi sýna fjölbreytni sílikona. Þeir gegna mikilvægu hlutverki á mismunandi sviðum og hafa fjölbreytt notkunarsvið, allt frá iðnaði til daglegs lífs. Þetta endurspeglar einnig fjölbreytta eiginleika sílikona sem afkastamikils efnis.
Árangurskostir
Í samanburði við venjuleg kolefniskeðjusambönd hefur organosiloxan (pólýdímetýlsíloxan, PDMS) nokkra einstaka kosti í afköstum, sem gerir það að verkum að það sýnir framúrskarandi afköst í mörgum notkunarsviðum. Eftirfarandi eru nokkrir kostir organosiloxans í afköstum umfram venjuleg kolefniskeðjusambönd:
Þol við háan hita: Organosiloxan hefur framúrskarandi hitaþol. Uppbygging kísils-súrefnistengja gerir organosiloxan stöðugt við háan hita og erfitt að brjóta niður, sem veitir kosti við notkun þess í umhverfi með háan hita. Aftur á móti geta mörg algeng kolefniskeðjusambönd brotnað niður eða misst virkni við háan hita.
Lágt yfirborðsspenna: Organosiloxan hefur lága yfirborðsspennu, sem gerir það að verkum að það hefur góða rakaþol og smureiginleika. Þessi eiginleiki gerir það að verkum að sílikonolía (tegund af organosiloxani) er mikið notuð í sleipiefni, húðvörur og lækningatæki.
Sveigjanleiki og teygjanleiki: Sameindabygging organosiloxans gefur því góðan sveigjanleika og teygjanleika, sem gerir það að kjörnum kosti til að framleiða gúmmí og teygjanlegt efni. Þetta gerir það að verkum að sílikongúmmí hentar vel við framleiðslu á þéttihringjum, teygjanlegum íhlutum o.s.frv.
Rafmagnseinangrun: Organósíloxan hefur framúrskarandi rafeinangrunareiginleika, sem gerir það mikið notað í rafeindaiðnaðinum. Sílikonplastefni (tegund af sílóxani) er oft notað í rafeindaumbúðir til að veita rafeinangrun og vernda rafeindabúnað.
Lífsamhæfni: Organosiloxan hefur mikla samhæfni við líffræðilega vefi og er því mikið notað í lækningatækjum og lífeðlisfræðilegum sviðum. Til dæmis er sílikongúmmí oft notað til að búa til læknisfræðilegt sílikon fyrir gervilíffæri, lækningakatetra o.s.frv.
Efnafræðilegur stöðugleiki: Organósíloxanar sýna mikla efnafræðilega stöðugleika og góða tæringarþol gegn mörgum efnum. Þetta gerir kleift að auka notkun þeirra í efnaiðnaði, svo sem við undirbúning efnatanka, pípa og þéttiefna.
Almennt hafa organósíloxan fjölbreyttari eiginleika en venjuleg kolefniskeðjusambönd, sem gerir þeim kleift að gegna mikilvægu hlutverki á mörgum sviðum eins og smurningu, þéttingu, læknisfræði og rafeindatækni.
Aðferð til að búa til lífræn kísilmónómera
Bein aðferð: Myndun lífrænna kísilefna með því að hvarfa kísil beint við lífræn efnasambönd.
Óbein aðferð: Framleiðsla á lífrænu kísilefni með sprungumyndun, fjölliðun og öðrum efnahvörfum kísilsambanda.
Aðferð við vatnsrofsfjölliðun: Búið til lífrænt kísill með vatnsrofsfjölliðun á silanóli eða silanalkóhóli.
Aðferð við stigbundin samfjölliðun: Myndun lífrænna kísilefna með sérstökum eiginleikum með stigbundinni samfjölliðun.
Þróun á markaði fyrir lífrænt kísil
Aukin eftirspurn á hátæknisviðum: Með hraðri þróun hátækniiðnaðar eykst eftirspurn eftir lífrænu kísil með framúrskarandi eiginleika eins og háan hitaþol, tæringarþol og rafmagnseinangrun.
Vöxtur á markaði fyrir lækningatækja: Notkun sílikons í framleiðslu lækningatækja heldur áfram að aukast og ásamt lífsamhæfni færir það nýja möguleika á sviði lækningatækja.
Sjálfbær þróun: Aukin umhverfisvitund stuðlar að rannsóknum á grænum aðferðum til að framleiða kísilefni, svo sem lífbrjótanlegt kísil, til að ná fram sjálfbærari þróun.
Könnun nýrra notkunarsviða: Ný notkunarsvið halda áfram að koma fram, svo sem sveigjanleg rafeindatækni, ljósleiðarar o.s.frv., til að stuðla að nýsköpun og stækkun kísillmarkaðarins.
Framtíðarþróunarstefna og áskoranir
Rannsóknir og þróun á virku sílikoni:Til að bregðast við þörfum mismunandi atvinnugreina mun sílikon leggja meiri áherslu á þróun virkni í framtíðinni, svo sem virkni kísilhúðunar, þar á meðal sérstaka eiginleika eins og bakteríudrepandi og leiðandi eiginleika.
Rannsóknir á niðurbrjótanlegu sílikoni:Með aukinni umhverfisvitund munu rannsóknir á niðurbrjótanlegum kísilefnum verða mikilvæg þróunarstefna.
Notkun nanó sílikonsRannsóknir á framleiðslu og notkun nanósílikons með nanótækni til að auka notkun þess á hátæknisviðum.
Grængerving undirbúningsaðferðaHvað varðar framleiðsluaðferðir sílikons verður meiri áhersla lögð á grænar og umhverfisvænar tæknilegar leiðir í framtíðinni til að draga úr áhrifum á umhverfið.
Birtingartími: 15. júlí 2024
