O ran deunyddiau uwch, mae silicon yn bwnc poblogaidd yn ddiamau. Mae silicon yn fath o ddeunydd polymer sy'n cynnwys silicon, carbon, hydrogen ac ocsigen. Mae'n wahanol iawn i ddeunyddiau silicon anorganig ac mae'n arddangos perfformiad rhagorol mewn sawl maes. Gadewch i ni edrych yn fanylach ar nodweddion, proses ddarganfod a chyfeiriad cymhwyso silicon.
Gwahaniaethau rhwng silicon a silicon anorganig:
Yn gyntaf, mae gwahaniaethau amlwg yn y strwythur cemegol rhwng silicon a silicon anorganig. Mae silicon yn ddeunydd polymer sy'n cynnwys silicon a charbon, hydrogen, ocsigen ac elfennau eraill, tra bod silicon anorganig yn cyfeirio'n bennaf at gyfansoddion anorganig a ffurfir gan silicon ac ocsigen, fel silicon deuocsid (SiO2). Mae strwythur carbon silicon yn rhoi hydwythedd a phlastigedd iddo, gan ei wneud yn fwy hyblyg i'w gymhwyso. Oherwydd nodweddion strwythur moleciwlaidd silicon, hynny yw, mae egni bond bond Si-O (444J/mol) yn uwch nag egni bond CC (339J/mol), mae gan ddeunyddiau silicon wrthwynebiad gwres uwch na chyfansoddion polymer organig cyffredinol.
Darganfod silicon:
Gellir olrhain darganfyddiad silicon yn ôl i ddechrau'r 20fed ganrif. Yn y dyddiau cynnar, llwyddodd gwyddonwyr i syntheseiddio silicon trwy gyflwyno grwpiau organig i gyfansoddion silicon. Agorodd y darganfyddiad hwn oes newydd o ddeunyddiau silicon a gosod y sylfaen ar gyfer eu cymhwysiad eang mewn diwydiant a gwyddoniaeth. Mae synthesis a gwella silicon wedi gwneud cynnydd mawr yn ystod y degawdau diwethaf, gan hyrwyddo arloesedd a datblygiad parhaus y deunydd hwn.
Siliconau cyffredin:
Mae siliconau yn ddosbarth o gyfansoddion polymer a geir yn eang mewn natur ac mewn synthesis artiffisial, gan gynnwys amrywiol ffurfiau a strwythurau. Dyma rai enghreifftiau o siliconau cyffredin:
Polydimethylsiloxane (PDMS): Mae PDMS yn elastomer silicon nodweddiadol, a geir yn gyffredin mewn rwber silicon. Mae ganddo hyblygrwydd rhagorol a sefydlogrwydd tymheredd uchel, ac fe'i defnyddir yn helaeth wrth baratoi cynhyrchion rwber, dyfeisiau meddygol, ireidiau, ac ati.
Olew silicon: Mae olew silicon yn gyfansoddyn silicon llinol gyda thensiwn arwyneb isel a gwrthiant tymheredd uchel da. Fe'i defnyddir yn gyffredin mewn ireidiau, cynhyrchion gofal croen, dyfeisiau meddygol a meysydd eraill.
Resin Silicon: Mae resin silicon yn ddeunydd polymer sy'n cynnwys grwpiau asid silicig sydd â phriodweddau gwrthsefyll gwres ac inswleiddio trydanol rhagorol. Fe'i defnyddir yn helaeth mewn haenau, gludyddion, pecynnu electronig, ac ati.
Rwber Silicon: Mae rwber silicon yn ddeunydd silicon tebyg i rwber sydd â gwrthiant tymheredd uchel, gwrthiant tywydd, inswleiddio trydanol a phriodweddau eraill. Fe'i defnyddir yn helaeth mewn cylchoedd selio, llewys amddiffynnol cebl a meysydd eraill.
Mae'r enghreifftiau hyn yn dangos amrywiaeth siliconau. Maent yn chwarae rhan bwysig mewn gwahanol feysydd ac mae ganddynt ystod eang o gymwysiadau o ddiwydiant i fywyd bob dydd. Mae hyn hefyd yn adlewyrchu nodweddion amrywiol siliconau fel deunydd perfformiad uchel.
Manteision Perfformiad
O'i gymharu â chyfansoddion cadwyn garbon cyffredin, mae gan organosiloxane (Polydimethylsiloxane, PDMS) rai manteision perfformiad unigryw, sy'n ei wneud yn dangos perfformiad rhagorol mewn llawer o gymwysiadau. Dyma rai manteision perfformiad organosiloxane dros gyfansoddion cadwyn garbon cyffredin:
Gwrthiant tymheredd uchel: Mae gan organosiloxane wrthiant tymheredd uchel rhagorol. Mae strwythur y bondiau silicon-ocsigen yn gwneud organosiloxanes yn sefydlog ar dymheredd uchel ac yn anodd eu dadelfennu, sy'n darparu manteision ar gyfer ei gymhwyso mewn amgylcheddau tymheredd uchel. Mewn cyferbyniad, gall llawer o gyfansoddion cadwyn carbon cyffredin ddadelfennu neu golli perfformiad ar dymheredd uchel.
Tensiwn arwyneb isel: Mae gan organosiloxan densiwn arwyneb isel, sy'n ei wneud yn wlyb ac yn iro da. Mae'r priodwedd hon yn gwneud olew silicon (math o organosiloxan) yn cael ei ddefnyddio'n helaeth mewn ireidiau, cynhyrchion gofal croen a dyfeisiau meddygol.
Hyblygrwydd ac elastigedd: Mae strwythur moleciwlaidd organosiloxane yn rhoi hyblygrwydd ac elastigedd da iddo, gan ei wneud yn ddewis delfrydol ar gyfer paratoi rwber a deunyddiau elastig. Mae hyn yn gwneud i rwber silicon berfformio'n dda wrth baratoi cylchoedd selio, cydrannau elastig, ac ati.
Inswleiddio trydanol: Mae gan organosiloxane briodweddau inswleiddio trydanol rhagorol, sy'n ei wneud yn cael ei ddefnyddio'n helaeth ym maes electroneg. Defnyddir resin silicon (math o siloxane) yn aml mewn deunyddiau pecynnu electronig i ddarparu inswleiddio trydanol ac amddiffyn cydrannau electronig.
Biogydnawsedd: Mae gan organosiloxane gydnawsedd uchel â meinweoedd biolegol ac felly fe'i defnyddir yn helaeth mewn dyfeisiau meddygol a meysydd biofeddygol. Er enghraifft, defnyddir rwber silicon yn aml i baratoi silicon meddygol ar gyfer organau artiffisial, cathetrau meddygol, ac ati.
Sefydlogrwydd cemegol: Mae organosiloxanau yn arddangos sefydlogrwydd cemegol uchel a gwrthiant cyrydiad da i lawer o gemegau. Mae hyn yn caniatáu ehangu ei gymhwysiad yn y diwydiant cemegol, megis ar gyfer paratoi tanciau cemegol, pibellau a deunyddiau selio.
At ei gilydd, mae gan organosiloxanau briodweddau mwy amrywiol na chyfansoddion cadwyn carbon cyffredin, sy'n eu galluogi i chwarae rhan bwysig mewn sawl maes fel iro, selio, meddygol ac electroneg.
Dull paratoi monomerau organosilicon
Dull uniongyrchol: Syntheseiddio deunyddiau organosilicon trwy adweithio silicon yn uniongyrchol â chyfansoddion organig.
Dull anuniongyrchol: Paratoi organosilicon trwy gracio, polymerization ac adweithiau eraill cyfansoddion silicon.
Dull polymerization hydrolysis: Paratowch organosilicon trwy polymerization hydrolysis silanol neu alcohol silan.
Dull copolymerization graddiant: Syntheseiddio deunyddiau organosilicon â phriodweddau penodol trwy copolymerization graddiant.
Tueddiadau marchnad organosilicon
Galw cynyddol mewn meysydd uwch-dechnoleg: Gyda datblygiad cyflym diwydiannau uwch-dechnoleg, mae'r galw am organosilicon â phriodweddau rhagorol fel ymwrthedd tymheredd uchel, ymwrthedd cyrydiad ac inswleiddio trydanol yn cynyddu.
Ehangu marchnad dyfeisiau meddygol: Mae defnyddio silicon mewn gweithgynhyrchu dyfeisiau meddygol yn parhau i ehangu, ac ynghyd â biogydnawsedd, mae'n dod â phosibiliadau newydd i faes dyfeisiau meddygol.
Datblygu cynaliadwy: Mae gwella ymwybyddiaeth amgylcheddol yn hyrwyddo ymchwil i ddulliau paratoi gwyrdd ar gyfer deunyddiau silicon, fel silicon bioddiraddadwy, er mwyn cyflawni datblygiad mwy cynaliadwy.
Archwilio meysydd cymhwysiad newydd: Mae meysydd cymhwysiad newydd yn parhau i ddod i'r amlwg, megis electroneg hyblyg, dyfeisiau optoelectronig, ac ati, i hyrwyddo arloesedd ac ehangu'r farchnad silicon.
Cyfeiriad a heriau datblygu yn y dyfodol
Ymchwil a datblygu silicon swyddogaethol:Mewn ymateb i anghenion gwahanol ddiwydiannau, bydd silicon yn rhoi mwy o sylw i ddatblygu ymarferoldeb yn y dyfodol, megis haenau silicon swyddogaethol, gan gynnwys priodweddau arbennig fel priodweddau gwrthfacterol a dargludol.
Ymchwil ar silicon bioddiraddadwy:Gyda gwelliant mewn ymwybyddiaeth amgylcheddol, bydd ymchwil ar ddeunyddiau silicon bioddiraddadwy yn dod yn gyfeiriad datblygu pwysig.
Cymhwyso nano siliconGan ddefnyddio nanotechnoleg, ymchwil ar baratoi a chymhwyso nanosilicon i ehangu ei gymhwysiad mewn meysydd uwch-dechnoleg.
Gwyrddio dulliau paratoiAr gyfer dulliau paratoi silicon, rhoddir mwy o sylw i lwybrau technegol gwyrdd a chyfeillgar i'r amgylchedd yn y dyfodol i leihau'r effaith ar yr amgylchedd.
Amser postio: Gorff-15-2024
