Սիլիկոնե նյութերի անցյալն ու ներկան

Երբ խոսքը վերաբերում է առաջադեմ նյութերին, սիլիկոնը, անկասկած, թեժ թեմա է: Սիլիկոնը պոլիմերային նյութի տեսակ է, որը պարունակում է սիլիցիում, ածխածին, ջրածին և թթվածին: Այն զգալիորեն տարբերվում է անօրգանական սիլիցիումային նյութերից և գերազանց կատարում է ցուցադրում բազմաթիվ ոլորտներում: Եկեք ավելի խորը նայենք սիլիկոնի բնութագրերին, հայտնաբերման գործընթացին և կիրառման ուղղությանը:

Սիլիկոնային և անօրգանական սիլիցիումի տարբերությունները.

Նախ, ակնհայտ տարբերություններ կան սիլիկոնային և անօրգանական սիլիցիումի քիմիական կառուցվածքում: Սիլիկոնը պոլիմերային նյութ է, որը բաղկացած է սիլիցիումից և ածխածնից, ջրածնից, թթվածնից և այլ տարրերից, մինչդեռ անօրգանական սիլիցիումը հիմնականում վերաբերում է սիլիցիումի և թթվածնի կողմից ձևավորված անօրգանական միացություններին, ինչպիսիք են սիլիցիումի երկօքսիդը (SiO2): Սիլիկոնի ածխածնի վրա հիմնված կառուցվածքը տալիս է նրան առաձգականություն և պլաստիկություն՝ դարձնելով այն ավելի ճկուն կիրառման մեջ: Սիլիկոնի մոլեկուլային կառուցվածքի բնութագրերի պատճառով, այսինքն՝ Si-O կապի կապի էներգիան (444Ջ/մոլ) ավելի բարձր է, քան CC կապը (339Ջ/մոլ), սիլիկոնային նյութերն ունեն ավելի բարձր ջերմակայունություն, քան ընդհանուր օրգանական պոլիմերային միացությունները։

Սիլիկոնի հայտնաբերում.

Սիլիկոնի հայտնաբերումը կարելի է գտնել 20-րդ դարի սկզբին: Վաղ օրերին գիտնականները հաջողությամբ սինթեզեցին սիլիկոնը՝ օրգանական խմբեր ներմուծելով սիլիցիումի միացությունների մեջ։ Այս հայտնագործությունը բացեց սիլիկոնային նյութերի նոր դարաշրջան և հիմք դրեց դրա լայն կիրառմանը արդյունաբերության և գիտության մեջ: Սիլիկոնի սինթեզը և կատարելագործումը մեծ առաջընթաց են գրանցել վերջին մի քանի տասնամյակների ընթացքում՝ նպաստելով այս նյութի շարունակական նորարարությանը և զարգացմանը:

Ընդհանուր սիլիկոններ.

Սիլիկոնները պոլիմերային միացությունների դաս են, որոնք լայնորեն հանդիպում են բնության մեջ և արհեստական ​​սինթեզում, ներառյալ տարբեր ձևեր և կառուցվածքներ: Ստորև բերված են սովորական սիլիկոնների մի քանի օրինակ.

Պոլիդիմեթիլսիլոքսան (PDMS). PDMS-ը տիպիկ սիլիկոնային էլաստոմեր է, որը սովորաբար հայտնաբերվում է սիլիկոնային կաուչուկում: Այն ունի գերազանց ճկունություն և բարձր ջերմաստիճանի կայունություն և լայնորեն օգտագործվում է ռետինե արտադրանքի, բժշկական սարքերի, քսանյութերի և այլնի պատրաստման մեջ:

Սիլիկոնային յուղ: Սիլիկոնային յուղը գծային սիլիկոնային միացություն է, ցածր մակերեսային լարվածությամբ և լավ բարձր ջերմաստիճանի դիմադրությամբ: Սովորաբար օգտագործվում է քսանյութերի, մաշկի խնամքի միջոցների, բժշկական սարքերի և այլ ոլորտներում:

Սիլիկոնե խեժ. Սիլիկոնային խեժը պոլիմերային նյութ է, որը կազմված է սիլիցիումային թթուների խմբերից՝ գերազանց ջերմակայունությամբ և էլեկտրական մեկուսիչ հատկություններով: Այն լայնորեն կիրառվում է ծածկույթների, սոսինձների, էլեկտրոնային փաթեթավորման և այլնի մեջ։

Սիլիկոնային ռետին. Սիլիկոնային կաուչուկը ռետինանման սիլիկոնային նյութ է, որն ունի բարձր ջերմաստիճանի դիմադրություն, եղանակային դիմադրություն, էլեկտրական մեկուսացում և այլ հատկություններ: Այն լայնորեն օգտագործվում է կնքման օղակների, մալուխի պաշտպանիչ թևերի և այլ ոլորտներում:

Այս օրինակները ցույց են տալիս սիլիկոնների բազմազանությունը: Նրանք կարևոր դեր են խաղում տարբեր ոլորտներում և ունեն լայն կիրառություն՝ արդյունաբերությունից մինչև առօրյա կյանք: Սա նաև արտացոլում է սիլիկոնների՝ որպես բարձր արդյունավետության նյութի դիվերսիֆիկացված բնութագրերը:

Կատարման առավելությունները

Համեմատած սովորական ածխածնային շղթայի միացությունների հետ՝ օրգանոսիլոքսանը (Պոլիդիմեթիլսիլոքսան, PDMS) ունի կատարողականության մի քանի եզակի առավելություններ, ինչը ստիպում է այն ցույց տալ գերազանց կատարողականություն բազմաթիվ կիրառություններում: Ստորև բերված են օրգանոսիլոքսանի որոշ կատարողական առավելություններ սովորական ածխածնային շղթայի միացությունների նկատմամբ.

Բարձր ջերմաստիճանի դիմադրություն. Organosiloxane-ն ունի գերազանց դիմադրություն բարձր ջերմաստիճանի: Սիլիցիում-թթվածնային կապերի կառուցվածքը օրգանոսիլոքսանները դարձնում է կայուն բարձր ջերմաստիճաններում և ոչ հեշտ քայքայվող, ինչը առավելություններ է տալիս բարձր ջերմաստիճանի միջավայրում դրանց կիրառման համար: Ի հակադրություն, շատ սովորական ածխածնային շղթայի միացություններ կարող են քայքայվել կամ կորցնել արդյունավետությունը բարձր ջերմաստիճաններում:

Ցածր մակերևութային լարվածություն. Organosiloxane-ն ցուցադրում է ցածր մակերևութային լարվածություն, ինչը լավ թրջողություն և քսայուղ է դարձնում: Այս հատկության շնորհիվ սիլիկոնային յուղը (օրգանոսիլոքսանի ձև) լայնորեն օգտագործվում է քսանյութերում, մաշկի խնամքի միջոցներում և բժշկական սարքերում:

Ճկունություն և առաձգականություն. Օրգանոսիլոքսանի մոլեկուլային կառուցվածքը նրան տալիս է լավ ճկունություն և առաձգականություն՝ դարձնելով այն իդեալական ընտրություն ռետինե և առաձգական նյութեր պատրաստելու համար: Սա ստիպում է սիլիկոնային կաուչուկին լավ աշխատել կնքման օղակների, առաձգական բաղադրիչների և այլնի պատրաստման մեջ:

Էլեկտրական մեկուսացում. Organosiloxane-ն ցուցադրում է գերազանց էլեկտրական մեկուսացման հատկություններ, ինչը թույլ է տալիս այն լայնորեն օգտագործել էլեկտրոնիկայի ոլորտում: Սիլիկոնե խեժը (սիլոքսանի ձև) հաճախ օգտագործվում է էլեկտրոնային փաթեթավորման նյութերում՝ էլեկտրական մեկուսացում ապահովելու և էլեկտրոնային բաղադրիչները պաշտպանելու համար:

Կենսահամատեղելիություն. Organosiloxane-ն ունի բարձր համատեղելիություն կենսաբանական հյուսվածքների հետ և, հետևաբար, լայնորեն օգտագործվում է բժշկական սարքերում և կենսաբժշկական ոլորտներում: Օրինակ, սիլիկոնային կաուչուկը հաճախ օգտագործվում է արհեստական ​​օրգանների բժշկական սիլիկոն պատրաստելու համար, բժշկական կաթետերներ և այլն:

Քիմիական կայունություն. Օրգանոսիլոքսանները ցուցադրում են բարձր քիմիական կայունություն և լավ կոռոզիոն դիմադրություն բազմաթիվ քիմիական նյութերի նկատմամբ: Սա թույլ է տալիս ընդլայնել դրա կիրառումը քիմիական արդյունաբերության մեջ, օրինակ՝ քիմիական տանկերի, խողովակների և կնքման նյութերի պատրաստման համար:

Ընդհանուր առմամբ, օրգանոսիլոքսաններն ունեն ավելի բազմազան հատկություններ, քան սովորական ածխածնային շղթայի միացությունները, ինչը նրանց հնարավորություն է տալիս կարևոր դեր խաղալ բազմաթիվ ոլորտներում, ինչպիսիք են քսումը, կնքումը, բժշկական և էլեկտրոնիկան:

Սիլիցիումի օրգանական մոնոմերների պատրաստման եղանակը

Ուղիղ մեթոդ. Սինթեզեք սիլիցիումի օրգանական նյութերը` սիլիցիումի անմիջական փոխազդեցությամբ օրգանական միացությունների հետ:

Անուղղակի մեթոդ. Սիլիցիումի միացությունների կոտրման, պոլիմերացման և այլ ռեակցիաների միջոցով պատրաստել սիլիցիումի օրգանական նյութեր:

Հիդրոլիզի պոլիմերացման մեթոդ. Պատրաստել սիլիցիումի օրգանական նյութերը սիլանոլի կամ սիլանային սպիրտի հիդրոլիզի պոլիմերացման միջոցով:

Գրադիենտ համապոլիմերացման մեթոդ. Գրադիենտ համապոլիմերացման միջոցով սինթեզել սիլիցիումային օրգանական նյութերը հատուկ հատկություններով: ,

Organosilicon շուկայի միտում

Բարձր տեխնոլոգիական ոլորտներում պահանջարկի աճ. բարձր տեխնոլոգիական արդյունաբերության արագ զարգացման հետ մեկտեղ մեծանում է սիլիցիումի օրգանական պահանջարկը, որն ունի գերազանց հատկություններ, ինչպիսիք են բարձր ջերմաստիճանի դիմադրությունը, կոռոզիոն դիմադրությունը և էլեկտրական մեկուսացումը:

Բժշկական սարքերի շուկայի ընդլայնում. սիլիկոնի կիրառումը բժշկական սարքերի արտադրության մեջ շարունակում է ընդլայնվել, և կենսահամատեղելիության հետ զուգակցված այն նոր հնարավորություններ է բերում բժշկական սարքերի ոլորտ:

Կայուն զարգացում. Բնապահպանական իրազեկության բարելավումը նպաստում է սիլիկոնային նյութերի կանաչ պատրաստման մեթոդների հետազոտմանը, ինչպիսին է կենսաքայքայվող սիլիկոնը՝ ավելի կայուն զարգացման հասնելու համար:

Նոր կիրառական ոլորտների ուսումնասիրություն. կիրառական նոր ոլորտները շարունակում են ի հայտ գալ, ինչպիսիք են ճկուն էլեկտրոնիկան, օպտոէլեկտրոնային սարքերը և այլն, որոնք նպաստում են նորարարությանը և սիլիկոնային շուկայի ընդլայնմանը:

Ապագա զարգացման ուղղությունը և մարտահրավերները

Ֆունկցիոնալ սիլիկոնի հետազոտություն և մշակում.Ի պատասխան տարբեր ոլորտների կարիքների՝ սիլիկոնն ապագայում ավելի մեծ ուշադրություն կդարձնի ֆունկցիոնալության զարգացմանը, ինչպիսիք են ֆունկցիոնալ սիլիկոնե ծածկույթները, ներառյալ հատուկ հատկությունները, ինչպիսիք են հակաբակտերիալ և հաղորդիչ հատկությունները:

Կենսաքայքայվող սիլիկոնային հետազոտություն.Բնապահպանական իրազեկության բարելավմամբ կենսաքայքայվող սիլիկոնային նյութերի հետազոտությունները կդառնան զարգացման կարևոր ուղղություն:

Նանոսիլիկոնի կիրառումՕգտագործելով նանոտեխնոլոգիա, հետազոտություն նանոսիլիկոնի պատրաստման և կիրառման վերաբերյալ՝ ընդլայնելու դրա կիրառումը բարձր տեխնոլոգիաների ոլորտներում:

Պատրաստման մեթոդների կանաչապատումՍիլիկոնի պատրաստման եղանակների համար ապագայում ավելի մեծ ուշադրություն կդարձվի կանաչ և էկոլոգիապես մաքուր տեխնիկական երթուղիներին՝ շրջակա միջավայրի վրա ազդեցությունը նվազեցնելու համար: