Apabila bercakap mengenai bahan termaju, silikon sudah pasti menjadi topik hangat. Silikon ialah sejenis bahan polimer yang mengandungi silikon, karbon, hidrogen dan oksigen. Ia jauh berbeza daripada bahan silikon bukan organik dan mempamerkan prestasi cemerlang dalam banyak bidang. Mari kita lihat dengan lebih mendalam ciri-ciri, proses penemuan dan arah penggunaan silikon.
Perbezaan antara silikon dan silikon bukan organik:
Pertama, terdapat perbezaan yang jelas dalam struktur kimia antara silikon dan silikon bukan organik. Silikon ialah bahan polimer yang terdiri daripada silikon dan karbon, hidrogen, oksigen dan unsur-unsur lain, manakala silikon tak organik terutamanya merujuk kepada sebatian tak organik yang dibentuk oleh silikon dan oksigen, seperti silikon dioksida (SiO2). Struktur silikon berasaskan karbon memberikannya keanjalan dan keplastikan, menjadikannya lebih fleksibel dalam aplikasi. Disebabkan oleh ciri struktur molekul silikon, iaitu tenaga ikatan ikatan Si-O (444J/mol) lebih tinggi daripada ikatan CC (339J/mol), bahan silikon mempunyai rintangan haba yang lebih tinggi daripada sebatian polimer organik am.
Penemuan silikon:
Penemuan silikon boleh dikesan kembali ke awal abad ke-20. Pada hari-hari awal, saintis berjaya mensintesis silikon dengan memperkenalkan kumpulan organik ke dalam sebatian silikon. Penemuan ini membuka era baharu bahan silikon dan meletakkan asas untuk aplikasinya yang meluas dalam industri dan sains. Sintesis dan penambahbaikan silikon telah mencapai kemajuan besar dalam beberapa dekad yang lalu, menggalakkan inovasi berterusan dan pembangunan bahan ini.
Silikon biasa:
Silikon ialah kelas sebatian polimer yang banyak ditemui dalam alam semula jadi dan sintesis buatan, termasuk pelbagai bentuk dan struktur. Berikut adalah beberapa contoh silikon biasa:
Polydimethylsiloxane (PDMS): PDMS ialah elastomer silikon tipikal, biasanya ditemui dalam getah silikon. Ia mempunyai fleksibiliti yang sangat baik dan kestabilan suhu tinggi, dan digunakan secara meluas dalam penyediaan produk getah, peranti perubatan, pelincir, dll.
Minyak silikon: Minyak silikon ialah sebatian silikon linear dengan tegangan permukaan yang rendah dan rintangan suhu tinggi yang baik. Biasa digunakan dalam pelincir, produk penjagaan kulit, peranti perubatan dan bidang lain.
Resin Silikon: Resin silikon ialah bahan polimer yang terdiri daripada kumpulan asid silisik dengan sifat rintangan haba dan penebat elektrik yang sangat baik. Ia digunakan secara meluas dalam salutan, pelekat, pembungkusan elektronik, dll.
Getah Silikon: Getah silikon ialah bahan silikon seperti getah dengan rintangan suhu tinggi, rintangan cuaca, penebat elektrik dan sifat-sifat lain. Ia digunakan secara meluas dalam cincin pengedap, lengan pelindung kabel dan bidang lain.
Contoh-contoh ini menunjukkan kepelbagaian silikon. Mereka memainkan peranan penting dalam bidang yang berbeza dan mempunyai pelbagai aplikasi daripada industri kepada kehidupan seharian. Ini juga mencerminkan ciri kepelbagaian silikon sebagai bahan berprestasi tinggi.
Kelebihan Prestasi
Berbanding dengan sebatian rantai karbon biasa, organosiloksan (Polydimethylsiloxane, PDMS) mempunyai beberapa kelebihan prestasi yang unik, yang menjadikannya menunjukkan prestasi cemerlang dalam banyak aplikasi. Berikut adalah beberapa kelebihan prestasi organosiloksan berbanding sebatian rantai karbon biasa:
Rintangan suhu tinggi: Organosiloxane mempunyai rintangan suhu tinggi yang sangat baik. Struktur ikatan silikon-oksigen menjadikan organosiloksan stabil pada suhu tinggi dan tidak mudah terurai, yang memberikan kelebihan untuk penggunaannya dalam persekitaran suhu tinggi. Sebaliknya, banyak sebatian rantai karbon biasa mungkin terurai atau kehilangan prestasi pada suhu tinggi.
Ketegangan permukaan rendah: Organosiloxane mempamerkan ketegangan permukaan yang rendah, yang menjadikannya mempunyai kebolehbasahan dan pelinciran yang baik. Sifat ini menjadikan minyak silikon (sejenis organosiloksan) digunakan secara meluas dalam pelincir, produk penjagaan kulit dan peranti perubatan.
Fleksibiliti dan keanjalan: Struktur molekul organosiloksan memberikannya fleksibiliti dan keanjalan yang baik, menjadikannya pilihan ideal untuk menyediakan bahan getah dan elastik. Ini menjadikan getah silikon berfungsi dengan baik dalam penyediaan cincin pengedap, komponen elastik, dsb.
Penebat elektrik: Organosiloxane mempamerkan sifat penebat elektrik yang sangat baik, yang menjadikannya digunakan secara meluas dalam bidang elektronik. Resin silikon (sejenis siloksan) sering digunakan dalam bahan pembungkus elektronik untuk menyediakan penebat elektrik dan melindungi komponen elektronik.
Biokeserasian: Organosiloxane mempunyai keserasian yang tinggi dengan tisu biologi dan oleh itu digunakan secara meluas dalam peranti perubatan dan bidang bioperubatan. Sebagai contoh, getah silikon sering digunakan untuk menyediakan silikon perubatan untuk organ buatan, kateter perubatan, dll.
Kestabilan kimia: Organosiloksan mempamerkan kestabilan kimia yang tinggi dan rintangan kakisan yang baik terhadap banyak bahan kimia. Ini membolehkan aplikasinya dalam industri kimia diperluaskan, seperti untuk penyediaan tangki kimia, paip dan bahan pengedap.
Secara keseluruhan, organosiloksan mempunyai sifat yang lebih pelbagai daripada sebatian rantai karbon biasa, yang membolehkan mereka memainkan peranan penting dalam banyak bidang seperti pelinciran, pengedap, perubatan dan elektronik.
Kaedah penyediaan monomer organosilikon
Kaedah langsung: Mensintesis bahan organosilikon dengan bertindak balas terus silikon dengan sebatian organik.
Kaedah tidak langsung: Sediakan organosilikon melalui keretakan, pempolimeran dan tindak balas lain sebatian silikon.
Kaedah pempolimeran hidrolisis: Sediakan organosilikon melalui pempolimeran hidrolisis silanol atau alkohol silane.
Kaedah kopolimerisasi kecerunan: Mensintesis bahan organosilikon dengan sifat khusus melalui kopolimerisasi kecerunan. 、
Trend pasaran organosilicon
Permintaan yang semakin meningkat dalam bidang berteknologi tinggi: Dengan perkembangan pesat industri berteknologi tinggi, permintaan untuk organosilicon dengan ciri-ciri cemerlang seperti rintangan suhu tinggi, rintangan kakisan dan penebat elektrik semakin meningkat.
Peluasan pasaran peranti perubatan: Aplikasi silikon dalam pembuatan peranti perubatan terus berkembang, dan digabungkan dengan biokompatibiliti, ia membawa kemungkinan baharu kepada bidang peranti perubatan.
Pembangunan mampan: Peningkatan kesedaran alam sekitar menggalakkan penyelidikan kaedah penyediaan hijau bahan silikon, seperti silikon biodegradasi, untuk mencapai pembangunan yang lebih mampan.
Penerokaan bidang aplikasi baharu: Medan aplikasi baharu terus muncul, seperti elektronik fleksibel, peranti optoelektronik, dsb., untuk menggalakkan inovasi dan pengembangan pasaran silikon.
Hala tuju dan cabaran pembangunan masa depan
Penyelidikan dan pembangunan silikon berfungsi:Sebagai tindak balas kepada keperluan industri yang berbeza, silikon akan memberi lebih perhatian kepada pembangunan kefungsian pada masa hadapan, seperti salutan silikon berfungsi, termasuk ciri khas seperti sifat antibakteria dan konduktif.
Penyelidikan mengenai silikon biodegradasi:Dengan peningkatan kesedaran alam sekitar, penyelidikan mengenai bahan silikon biodegradasi akan menjadi hala tuju pembangunan yang penting.
Penggunaan silikon nano: Menggunakan nanoteknologi, penyelidikan mengenai penyediaan dan penggunaan silikon nano untuk mengembangkan aplikasinya dalam bidang teknologi tinggi.
Penghijauan kaedah penyediaan: Bagi kaedah penyediaan silikon, lebih banyak perhatian akan diberikan kepada laluan teknikal hijau dan mesra alam pada masa hadapan untuk mengurangkan kesan terhadap alam sekitar.
Masa siaran: Jul-15-2024