Жетілдірілген материалдарға келетін болсақ, силикон сөзсіз өзекті тақырып болып табылады. Силикон - кремний, көміртегі, сутегі және оттегі бар полимерлі материалдың бір түрі. Ол бейорганикалық кремний материалдарынан айтарлықтай ерекшеленеді және көптеген салаларда тамаша өнімділікті көрсетеді. Силиконның сипаттамаларын, ашылу процесін және қолдану бағытын тереңірек қарастырайық.
Силикон мен бейорганикалық кремний арасындағы айырмашылықтар:
Біріншіден, силикон мен бейорганикалық кремнийдің химиялық құрылымында айқын айырмашылықтар бар. Силикон кремний мен көміртегі, сутегі, оттегі және басқа элементтерден тұратын полимерлі материал болып табылады, ал бейорганикалық кремний негізінен кремний диоксиді (SiO2) сияқты кремний мен оттегіден түзілетін бейорганикалық қосылыстарға жатады. Силиконның көміртегі негізіндегі құрылымы оған икемділік пен икемділік береді, бұл оны қолдануда икемді етеді. Силиконның молекулалық құрылымдық ерекшеліктеріне байланысты, яғни Si-O байланысының байланыс энергиясы (444Дж/моль) CC байланысынан (339Дж/моль) жоғары, силикон материалдары жалпы органикалық полимерлі қосылыстарға қарағанда жоғары ыстыққа төзімділікке ие.
Силиконның ашылуы:
Силиконның ашылуын 20 ғасырдың басынан бастауға болады. Алғашқы күндері ғалымдар кремний қосылыстарына органикалық топтарды енгізу арқылы силиконды сәтті синтездеді. Бұл жаңалық силикон материалдарының жаңа дәуірін ашты және оны өнеркәсіп пен ғылымда кеңінен қолданудың негізін қалады. Силиконның синтезі мен жетілдірілуі соңғы бірнеше онжылдықта осы материалдың үздіксіз инновациялары мен дамуына ықпал етіп, үлкен жетістіктерге жетті.
Жалпы силикондар:
Силикондар табиғатта және жасанды синтезде кеңінен таралған полимерлік қосылыстардың класы болып табылады, оның ішінде әртүрлі нысандары мен құрылымдары бар. Төменде қарапайым силикондардың кейбір мысалдары берілген:
Полидиметилсилоксан (PDMS): PDMS әдеттегі силикон эластомері болып табылады, әдетте силикон резеңкеде кездеседі. Ол тамаша икемділікке және жоғары температура тұрақтылығына ие және резеңке бұйымдарды, медициналық бұйымдарды, майлау материалдарын және т.б. дайындауда кеңінен қолданылады.
Силикон майы: Силикон майы төмен беттік керілу және жақсы жоғары температураға төзімді сызықты силикон қосылысы. Әдетте майлау материалдарында, тері күтімі өнімдерінде, медициналық құрылғыларда және басқа салаларда қолданылады.
Силикон шайыры: Силикон шайыры - тамаша ыстыққа төзімді және электрлік оқшаулау қасиеттері бар кремний қышқылы топтарынан тұратын полимерлі материал. Ол жабындарда, желімдерде, электронды қаптамаларда және т.б.
Силикон резеңке: Силикон резеңке - жоғары температураға, ауа-райына төзімділік, электр оқшаулау және басқа да қасиеттері бар резеңке тәрізді силикон материалы. Ол тығыздауыш сақиналарда, кабельдік қорғаныс гильзаларында және басқа салаларда кеңінен қолданылады.
Бұл мысалдар силикондардың әртүрлілігін көрсетеді. Олар әртүрлі салаларда маңызды рөл атқарады және өнеркәсіптен күнделікті өмірге дейін кең ауқымды қолданбаларға ие. Бұл сонымен қатар жоғары өнімді материал ретінде силикондардың әртараптандырылған сипаттамаларын көрсетеді.
Өнімділік артықшылықтары
Қарапайым көміртегі тізбегі қосылыстарымен салыстырғанда, органосилоксанның (Полидиметилсилоксан, PDMS) кейбір бірегей өнімділік артықшылықтары бар, бұл оны көптеген қолданбаларда тамаша өнімділікті көрсетеді. Төменде қарапайым көміртегі тізбегі қосылыстарынан органосилоксанның кейбір тиімділік артықшылықтары берілген:
Жоғары температураға төзімділік: Органосилоксан тамаша жоғары температураға төзімді. Кремний-оттегі байланыстарының құрылымы органосилоксандарды жоғары температурада тұрақты етеді және ыдырауға оңай емес, бұл оны жоғары температуралы ортада қолдану үшін артықшылықтар береді. Керісінше, көптеген қарапайым көміртегі тізбегі қосылыстары ыдырауы немесе жоғары температурада өнімділігін жоғалтуы мүмкін.
Төмен беттік керілу: органосилоксан төмен беттік керілуді көрсетеді, бұл оны жақсы ылғалдандырады және майлайды. Бұл қасиет майлау материалдарында, тері күтімі өнімдерінде және медициналық құрылғыларда кеңінен қолданылатын силикон майын (органосилоксанның бір түрі) жасайды.
Икемділік және серпімділік: органосилоксанның молекулалық құрылымы оған жақсы икемділік пен серпімділік береді, бұл оны резеңке және серпімді материалдарды дайындау үшін тамаша таңдау етеді. Бұл силиконды резеңкеге тығыздағыш сақиналарды, серпімді компоненттерді және т.б. дайындауда жақсы жұмыс істейді.
Электрлік оқшаулау: Органосилоксан тамаша электр оқшаулау қасиеттерін көрсетеді, бұл оны электроника саласында кеңінен қолдануға мүмкіндік береді. Силиконды шайыр (силоксанның бір түрі) электрлік оқшаулауды қамтамасыз ету және электрондық компоненттерді қорғау үшін электронды орауыш материалдарында жиі қолданылады.
Биологиялық үйлесімділік: Органосилоксанның биологиялық тіндермен үйлесімділігі жоғары, сондықтан медициналық құрылғылар мен биомедициналық салаларда кеңінен қолданылады. Мысалы, силиконды каучук көбінесе жасанды мүшелерге, медициналық катетерге және т.б. үшін медициналық силиконды дайындау үшін қолданылады.
Химиялық тұрақтылық: Органосилоксандар жоғары химиялық тұрақтылық пен көптеген химиялық заттарға жақсы коррозияға төзімділік көрсетеді. Бұл оның химия өнеркәсібінде, мысалы, химиялық резервуарларды, құбырларды және тығыздағыш материалдарын дайындау үшін қолданылуын кеңейтуге мүмкіндік береді.
Тұтастай алғанда, органосилоксандар қарапайым көміртекті қосылыстарға қарағанда әртүрлі қасиеттерге ие, бұл оларға майлау, тығыздау, медициналық және электроника сияқты көптеген салаларда маңызды рөл атқаруға мүмкіндік береді.
Кремнийорганикалық мономерлерді алу әдісі
Тікелей әдіс: кремнийорганикалық материалдарды органикалық қосылыстармен тікелей әрекеттесу арқылы кремнийорганикалық материалдарды синтездеу.
Жанама әдіс: кремнийорганикалық кремнийді кремний қосылыстарының крекинг, полимерлеу және басқа реакциялар арқылы дайындау.
Гидролизді полимерлеу әдісі: Силанолды немесе силан спиртін гидролизді полимерлеу арқылы кремнийорганикалықты дайындаңыз.
Градиенттік сополимерлеу әдісі: Градиенттік сополимерлеу арқылы ерекше қасиеттері бар кремнийорганикалық материалдарды синтездеу. 、
Органикалық кремний нарығының үрдісі
Жоғары технологиялық салалардағы сұраныстың артуы: Жоғары технологиялық салалардың қарқынды дамуымен жоғары температураға төзімділік, коррозияға төзімділік және электр оқшаулау сияқты тамаша қасиеттері бар кремнийорганикалық заттарға сұраныс артып келеді.
Медициналық құрылғылар нарығының кеңеюі: Медициналық құрылғылар өндірісінде силиконды қолдану кеңеюді жалғастыруда және биоүйлесімділікпен біріктіріліп, медициналық құрылғылар саласына жаңа мүмкіндіктер әкеледі.
Тұрақты даму: Экологиялық хабардарлықты жақсарту тұрақты дамуға қол жеткізу үшін биологиялық ыдырайтын силикон сияқты силикон материалдарын жасыл дайындау әдістерін зерттеуге ықпал етеді.
Қолданбаның жаңа өрістерін зерттеу: силикон нарығының инновациясын және кеңеюін ілгерілету үшін икемді электроника, оптоэлектронды құрылғылар және т.б. сияқты жаңа қолданбалы өрістер пайда болуды жалғастыруда.
Болашақ даму бағыты мен міндеттері
Функционалды силиконды зерттеу және әзірлеу:Әртүрлі салалардың қажеттіліктеріне жауап ретінде силикон болашақта функционалдық силиконды жабындар, соның ішінде бактерияға қарсы және өткізгіштік қасиеттері сияқты арнайы қасиеттерді қоса алғанда, функционалдылықты дамытуға көбірек көңіл бөледі.
Биологиялық ыдырайтын силиконды зерттеу:Экологиялық сауаттылықты арттыру арқылы биоыдырайтын силикон материалдарын зерттеу дамудың маңызды бағытына айналады.
Наносиликонды қолдану: Нанотехнологияны пайдалана отырып, жоғары технологиялық салаларда оның қолданылуын кеңейту үшін наносиликонды дайындау және қолдану бойынша зерттеулер.
Дайындау әдістерін жасылдандыру: Силиконды дайындау әдістері үшін болашақта қоршаған ортаға әсерін азайту үшін жасыл және экологиялық таза техникалық маршруттарға көбірек көңіл бөлінеді.
Хабарлама уақыты: 15 шілде 2024 ж