Սիլիկոնային 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 ցուցաբերում է գերազանց կատարողականություն բազմաթիվ ոլորտներում: Եկեք ավելի խորը քննարկենք սիլիկոնի բնութագրերը, հայտնաբերման գործընթացը և կիրառման ուղղությունը:

Սիլիկոնի և անօրգանական սիլիցիումի միջև եղած տարբերությունները.

Նախ, սիլիկոնի և անօրգանական սիլիցիումի միջև քիմիական կառուցվածքում կան ակնհայտ տարբերություններ: Սիլիկոնը պոլիմերային նյութ է, որը կազմված է սիլիցիումից և ածխածնից, ջրածնից, թթվածնից և այլ տարրերից, մինչդեռ անօրգանական սիլիցիումը հիմնականում վերաբերում է սիլիցիումի և թթվածնի կողմից առաջացած անօրգանական միացություններին, ինչպիսին է սիլիցիումի երկօքսիդը (SiO2): Սիլիկոնի ածխածնային կառուցվածքը նրան տալիս է առաձգականություն և պլաստիկություն, դարձնելով այն ավելի ճկուն կիրառման մեջ: Սիլիկոնի մոլեկուլային կառուցվածքի առանձնահատկությունների շնորհիվ, այսինքն՝ Si-O կապի կապի էներգիան (444 Ջ/մոլ) ավելի բարձր է, քան CC կապի էներգիան (339 Ջ/մոլ), սիլիկոնային նյութերն ունեն ավելի բարձր ջերմակայունություն, քան ընդհանուր օրգանական պոլիմերային միացությունները:

Սիլիկոնի հայտնաբերումը.

Սիլիկոնի հայտնաբերումը կարելի է հետագծել դեռևս 20-րդ դարի սկզբին։ Վաղ շրջանում գիտնականները հաջողությամբ սինթեզում էին սիլիկոն՝ սիլիցիումային միացությունների մեջ օրգանական խմբեր ներմուծելով։ Այս հայտնագործությունը բացեց սիլիկոնային նյութերի նոր դարաշրջան և հիմք դրեց դրա լայն կիրառմանը արդյունաբերության և գիտության մեջ։ Սիլիկոնի սինթեզը և կատարելագործումը մեծ առաջընթաց են ապրել վերջին մի քանի տասնամյակների ընթացքում՝ խթանելով այս նյութի շարունակական նորարարությունն ու զարգացումը։

Տարածված սիլիկոններ՝

Սիլիկոնները պոլիմերային միացությունների դաս են, որոնք լայնորեն հանդիպում են բնության մեջ և արհեստական ​​սինթեզում, ներառյալ տարբեր ձևերն ու կառուցվածքները: Ստորև բերված են տարածված սիլիկոնների մի քանի օրինակներ՝

Պոլիդիմեթիլսիլօքսան (PDMS): PDMS-ը սիլիկոնային առաձգական նյութի տիպիկ տեսակ է, որը հաճախ հանդիպում է սիլիկոնային կաուչուկում: Այն ունի գերազանց ճկունություն և բարձր ջերմաստիճանային 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 ջերմաստիճանային դիմադրությամբ: Հաճախ օգտագործվում է քսանյութերում, մաշկի խնամքի միջոցներում, բժշկական սարքերում և այլ ոլորտներում:

Սիլիկոնային խեժ. Սիլիկոնային խեժը պոլիմերային նյութ է, որը կազմված է սիլիցիումաթթվային խմբերից՝ գերազանց ջերմակայունությամբ և էլեկտրական մեկուսացման հատկություններով: Այն լայնորեն օգտագործվում է ծածկույթներում, սոսինձներում, էլեկտրոնային փաթեթավորման մեջ և այլն:

Սիլիկոնային ռետին. Սիլիկոնային ռետինը ռետինանման սիլիկոնային նյութ է, որն ունի բարձր ջերմաստիճանային դիմադրություն, եղանակային դիմադրություն, էլեկտրական մեկուսացում և այլ հատկություններ: Այն լայնորեն օգտագործվում է կնքման օղակների, մալուխների պաշտպանիչ թևքերի և այլ ոլորտներում:

Այս օրինակները ցույց են տալիս սիլիկոնների բազմազանությունը։ Դրանք կարևոր դեր են խաղում տարբեր ոլորտներում և ունեն լայն կիրառություն՝ արդյունաբերությունից մինչև առօրյա կյանք։ Սա նաև արտացոլում է սիլիկոնների բազմազան բնութագրերը որպես բարձր արդյունավետության նյութ։

Արդյունավետության առավելություններ

Սովորական ածխածնային շղթայի միացությունների համեմատ, օրգանոսիլօքսանը (պոլիդիմեթիլսիլօքսան, PDMS) ունի որոշ եզակի կատարողական առավելություններ, որոնք այն դարձնում են գերազանց կատարողական բազմաթիվ կիրառություններում: Ստորև ներկայացված են օրգանոսիլօքսանի որոշ կատարողական առավելություններ սովորական ածխածնային շղթայի միացությունների համեմատ.

Բարձր ջերմաստիճանային դիմադրություն. Օրգանոսիլօքսանը գերազանց բարձր ջերմաստիճանային դիմադրություն ունի: Սիլիցիում-թթվածին կապերի կառուցվածքը օրգանոսիլօքսանները դարձնում է կայուն բարձր ջերմաստիճաններում և դժվար քայքայվող, ինչը առավելություններ է տալիս դրա կիրառմանը բարձր ջերմաստիճանային միջավայրերում: Ի տարբերություն դրա, շատ տարածված ածխածնային շղթայի միացություններ կարող են քայքայվել կամ կորցնել իրենց արդյունավետությունը բարձր ջերմաստիճաններում:

Ցածր մակերեսային լարվածություն. Օրգանոսիլօքսանը ցուցաբերում է ցածր մակերեսային լարվածություն, ինչը նրան դարձնում է լավ թրջվելու և յուղելու հատկություն ունեցող: Այս հատկությունը սիլիկոնային յուղը (օրգանոսիլօքսանի մի տեսակ) լայնորեն օգտագործվում է յուղանյութերում, մաշկի խնամքի միջոցներում և բժշկական սարքավորումներում:

Ճկունություն և առաձգականություն. օրգանոսիլօքսանի մոլեկուլային կառուցվածքը այն հաղորդում է լավ ճկունություն և առաձգականություն, ինչը այն դարձնում է իդեալական ընտրություն ռետինե և առաձգական նյութեր պատրաստելու համար: Սա սիլիկոնային կաուչուկը լավ է դարձնում կնքման օղակների, առաձգական բաղադրիչների և այլնի պատրաստման գործում:

Էլեկտրամեկուսացում. Օրգանոսիլօքսանը ցուցաբերում է գերազանց էլեկտրական մեկուսացման հատկություններ, ինչը լայնորեն կիրառում է այն էլեկտրոնիկայի ոլորտում: Սիլիկոնային խեժը (սիլօքսանի մի տեսակ) հաճախ օգտագործվում է էլեկտրոնային փաթեթավորման նյութերում՝ էլեկտրական մեկուսացում ապահովելու և էլեկտրոնային բաղադրիչները պաշտպանելու համար:

Կենսահամատեղելիություն. Օրգանոսիլօքսանը բարձր համատեղելիություն ունի կենսաբանական հյուսվածքների հետ և, հետևաբար, լայնորեն կիրառվում է բժշկական սարքավորումներում և կենսաբժշկական ոլորտներում: Օրինակ, սիլիկոնային կաուչուկը հաճախ օգտագործվում է արհեստական ​​օրգանների, բժշկական կաթետերների և այլնի համար բժշկական սիլիկոն պատրաստելու համար:

Քիմիական կայունություն. օրգանոսիլօքսանները ցուցաբերում են բարձր քիմիական կայունություն և լավ կոռոզիոն դիմադրություն բազմաթիվ քիմիական նյութերի նկատմամբ։ Սա թույլ է տալիս ընդլայնել դրանց կիրառումը քիմիական արդյունաբերության մեջ, օրինակ՝ քիմիական բաքերի, խողովակների և կնքող նյութերի պատրաստման համար։

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

Սիլիցիումային օրգանոսիլիցիումային մոնոմերների ստացման եղանակը

Ուղղակի մեթոդ. Սիլիցիումօրգանական նյութերի սինթեզ՝ սիլիցիումը օրգանական միացությունների հետ անմիջական ռեակցիայի միջոցով։

Անուղղակի մեթոդ. սիլիցիումօրգանական սիլիցիումի ստացում՝ սիլիցիումային միացությունների ճաքերի առաջացման, պոլիմերացման և այլ ռեակցիաների միջոցով։

Հիդրոլիզի պոլիմերացման մեթոդ. Սիլիցիումօրգանական սիլիցիումը պատրաստվում է սիլանոլի կամ սիլանային սպիրտի հիդրոլիզի պոլիմերացման միջոցով։

Գրադիենտային համապոլիմերացման մեթոդ. Սինթեզել օրգանոսիլիցիումային նյութեր՝ որոշակի հատկություններով, գրադիենտային համապոլիմերացման միջոցով։

Օրգանոսիլիցիումային շուկայի միտումը

Բարձր տեխնոլոգիական ոլորտներում պահանջարկի աճ. Բարձր տեխնոլոգիական արդյունաբերության արագ զարգացման հետ մեկտեղ աճում է սիլիցիումօրգանական նյութերի պահանջարկը, որոնք ունեն գերազանց հատկություններ, ինչպիսիք են բարձր ջերմաստիճանային դիմադրությունը, կոռոզիոն դիմադրությունը և էլեկտրական մեկուսացումը:

Բժշկական սարքավորումների շուկայի ընդլայնում. Սիլիկոնի կիրառումը բժշկական սարքավորումների արտադրության մեջ շարունակում է ընդլայնվել, և կենսահամատեղելիության հետ միասին այն նոր հնարավորություններ է ընձեռում բժշկական սարքավորումների ոլորտին։

Կայուն զարգացում. Շրջակա միջավայրի իրազեկության բարձրացումը խթանում է սիլիկոնային նյութերի, օրինակ՝ կենսաքայքայվող սիլիկոնի, կանաչ պատրաստման մեթոդների հետազոտությունը՝ ավելի կայուն զարգացման հասնելու համար:

Նոր կիրառման ոլորտների ուսումնասիրություն. Շարունակվում են ի հայտ գալ նոր կիրառման ոլորտներ, ինչպիսիք են ճկուն էլեկտրոնիկան, օպտոէլեկտրոնային սարքերը և այլն,՝ սիլիկոնային շուկայի նորարարությունը և ընդլայնումը խթանելու համար:

Ապագա զարգացման ուղղություններ և մարտահրավերներ

Ֆունկցիոնալ սիլիկոնի հետազոտություն և մշակում.Տարբեր ոլորտների կարիքներին ի պատասխան, սիլիկոնը ապագայում ավելի մեծ ուշադրություն կդարձնի ֆունկցիոնալության զարգացմանը, ինչպիսիք են ֆունկցիոնալ սիլիկոնային ծածկույթները, ներառյալ հատուկ հատկությունները, ինչպիսիք են հակաբակտերիալ և հաղորդիչ հատկությունները:

Կենսաքայքայվող սիլիկոնի հետազոտություն.Շրջակա միջավայրի վերաբերյալ իրազեկվածության բարձրացման հետ մեկտեղ, կենսաքայքայվող սիլիկոնային նյութերի հետազոտությունները կդառնան զարգացման կարևոր ուղղություն։

Նանո սիլիկոնի կիրառումըՆանոտեխնոլոգիայի կիրառմամբ, նանոսիլիկոնի պատրաստման և կիրառման հետազոտություններ՝ բարձր տեխնոլոգիական ոլորտներում դրա կիրառումը ընդլայնելու համար։

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