სილიკონის მასალების წარსული და აწმყო

როდესაც საქმე თანამედროვე მასალებს ეხება, სილიკონი უდავოდ აქტუალური თემაა. სილიკონი პოლიმერული მასალის სახეობაა, რომელიც შეიცავს სილიციუმს, ნახშირბადს, წყალბადს და ჟანგბადს. ის მნიშვნელოვნად განსხვავდება არაორგანული სილიციუმის მასალებისგან და მრავალ სფეროში შესანიშნავ შესრულებას ავლენს. მოდით, უფრო დეტალურად განვიხილოთ სილიკონის მახასიათებლები, აღმოჩენის პროცესი და გამოყენების მიმართულება.

განსხვავებები სილიკონსა და არაორგანულ სილიკონს შორის:

პირველ რიგში, სილიკონსა და არაორგანულ სილიკონს შორის ქიმიური სტრუქტურა აშკარა განსხვავებებია. სილიკონი არის პოლიმერული მასალა, რომელიც შედგება სილიციუმისა და ნახშირბადის, წყალბადის, ჟანგბადის და სხვა ელემენტებისგან, ხოლო არაორგანული სილიციუმი ძირითადად ეხება სილიციუმისა და ჟანგბადის მიერ წარმოქმნილ არაორგანულ ნაერთებს, როგორიცაა სილიციუმის დიოქსიდი (SiO2). სილიკონის ნახშირბადზე დაფუძნებული სტრუქტურა მას ელასტიურობას და პლასტიურობას ანიჭებს, რაც მას გამოყენებისას უფრო მოქნილს ხდის. სილიკონის მოლეკულური სტრუქტურის მახასიათებლების გამო, ანუ Si-O ბმის ბმის ენერგია (444 ჯ/მოლ) უფრო მაღალია, ვიდრე CC ბმის (339 ჯ/მოლ), სილიკონის მასალებს უფრო მაღალი თბოგამძლეობა აქვთ, ვიდრე ზოგადი ორგანული პოლიმერული ნაერთები.

სილიკონის აღმოჩენა:

სილიკონის აღმოჩენა XX საუკუნის დასაწყისში იწყება. ადრეულ ხანაში მეცნიერებმა წარმატებით სინთეზირეს სილიკონი სილიკონის ნაერთებში ორგანული ჯგუფების შეყვანით. ამ აღმოჩენამ სილიკონის მასალების ახალი ერა გახსნა და საფუძველი ჩაუყარა მის ფართო გამოყენებას მრეწველობასა და მეცნიერებაში. სილიკონის სინთეზმა და გაუმჯობესებამ ბოლო რამდენიმე ათწლეულის განმავლობაში დიდი პროგრესი განიცადა, რაც ხელს უწყობს ამ მასალის უწყვეტ ინოვაციებსა და განვითარებას.

გავრცელებული სილიკონები:

სილიკონები პოლიმერული ნაერთების კლასია, რომელიც ფართოდ გვხვდება ბუნებაში და ხელოვნურ სინთეზში, მათ შორის სხვადასხვა ფორმითა და სტრუქტურით. ქვემოთ მოცემულია გავრცელებული სილიკონების რამდენიმე მაგალითი:

პოლიდიმეთილსილოქსანი (PDMS): PDMS არის ტიპიური სილიკონის ელასტომერი, რომელიც ხშირად გვხვდება სილიკონის რეზინაში. მას აქვს შესანიშნავი მოქნილობა და მაღალტემპერატურული სტაბილურობა და ფართოდ გამოიყენება რეზინის პროდუქტების, სამედიცინო მოწყობილობების, საპოხი მასალების და ა.შ. მომზადებაში.

სილიკონის ზეთი: სილიკონის ზეთი არის წრფივი სილიკონის ნაერთი დაბალი ზედაპირული დაჭიმულობისა და მაღალი ტემპერატურისადმი კარგი მდგრადობით. ფართოდ გამოიყენება საპოხი მასალებში, კანის მოვლის საშუალებებში, სამედიცინო მოწყობილობებსა და სხვა სფეროებში.

სილიკონის ფისი: სილიკონის ფისი არის პოლიმერული მასალა, რომელიც შედგება სილიციუმის მჟავას ჯგუფებისგან, შესანიშნავი თბოგამძლეობითა და ელექტროიზოლაციის თვისებებით. იგი ფართოდ გამოიყენება საფარებში, წებოვნებში, ელექტრონულ შეფუთვაში და ა.შ.

სილიკონის რეზინი: სილიკონის რეზინი არის რეზინის მსგავსი სილიკონის მასალა მაღალი ტემპერატურის, ამინდისადმი მდგრადობის, ელექტროიზოლაციის და სხვა თვისებების მიმართ. იგი ფართოდ გამოიყენება დალუქვის რგოლებში, კაბელების დამცავ სახელოებში და სხვა სფეროებში.

ეს მაგალითები სილიკონების მრავალფეროვნებას აჩვენებს. ისინი მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ სხვადასხვა სფეროში და ფართოდ გამოიყენება მრეწველობიდან ყოველდღიურ ცხოვრებამდე. ეს ასევე ასახავს სილიკონების, როგორც მაღალი ხარისხის მასალის, დივერსიფიცირებულ მახასიათებლებს.

შესრულების უპირატესობები

ჩვეულებრივ ნახშირბადის ჯაჭვის ნაერთებთან შედარებით, ორგანოსილოქსანს (პოლიდიმეთილსილოქსანი, PDMS) აქვს რამდენიმე უნიკალური უპირატესობა, რაც მას მრავალ გამოყენებაში შესანიშნავ ეფექტურობას ანიჭებს. ქვემოთ მოცემულია ორგანოსილოქსანის რამდენიმე უპირატესობა ჩვეულებრივ ნახშირბადის ჯაჭვის ნაერთებთან შედარებით:

მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრადობა: ორგანოსილოქსანს აქვს შესანიშნავი მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრადობა. სილიციუმ-ჟანგბადის ბმების სტრუქტურა ორგანოსილოქსანებს მაღალ ტემპერატურაზე სტაბილურს ხდის და ადვილად არ იშლება, რაც უპირატესობას ანიჭებს მის გამოყენებას მაღალი ტემპერატურის გარემოში. ამის საპირისპიროდ, ბევრ გავრცელებულ ნახშირბადის ჯაჭვის ნაერთს შეუძლია დაშლა ან თვისებების დაკარგვა მაღალ ტემპერატურაზე.

დაბალი ზედაპირული დაჭიმულობა: ორგანოსილოქსანი ავლენს დაბალ ზედაპირულ დაჭიმულობას, რაც მას კარგ დასველებად და საცხებად აქცევს. ეს თვისება სილიკონის ზეთს (ორგანოსილოქსანის ერთ-ერთ ფორმას) ფართოდ გამოყენების საშუალებას აძლევს საპოხი მასალებში, კანის მოვლის საშუალებებსა და სამედიცინო მოწყობილობებში.

მოქნილობა და ელასტიურობა: ორგანოსილოქსანის მოლეკულური სტრუქტურა მას კარგ მოქნილობას და ელასტიურობას ანიჭებს, რაც მას იდეალურ არჩევნად აქცევს რეზინისა და ელასტიური მასალების დასამზადებლად. ეს სილიკონის რეზინს კარგად ამუშავებს დალუქვის რგოლების, ელასტიური კომპონენტების და ა.შ. დასამზადებლად.

ელექტროიზოლაცია: ორგანოსილოქსანი ავლენს შესანიშნავ ელექტროიზოლაციის თვისებებს, რაც მას ფართოდ გამოყენების საშუალებას აძლევს ელექტრონიკის სფეროში. სილიკონის ფისი (სილოქსანის ფორმა) ხშირად გამოიყენება ელექტრონული შესაფუთი მასალების წარმოებაში ელექტროიზოლაციის უზრუნველსაყოფად და ელექტრონული კომპონენტების დასაცავად.

ბიოშეთავსებადობა: ორგანოსილოქსანს აქვს მაღალი თავსებადობა ბიოლოგიურ ქსოვილებთან და შესაბამისად, ფართოდ გამოიყენება სამედიცინო მოწყობილობებსა და ბიოსამედიცინო სფეროებში. მაგალითად, სილიკონის რეზინი ხშირად გამოიყენება ხელოვნური ორგანოებისთვის, სამედიცინო კათეტერებისთვის და ა.შ. სამედიცინო სილიკონის დასამზადებლად.

ქიმიური სტაბილურობა: ორგანოსილოქსანები ავლენენ მაღალ ქიმიურ სტაბილურობას და კარგი კოროზიის მდგრადობას მრავალი ქიმიკატის მიმართ. ეს საშუალებას იძლევა გაფართოვდეს მათი გამოყენება ქიმიურ მრეწველობაში, მაგალითად, ქიმიური ავზების, მილებისა და დალუქვის მასალების დასამზადებლად.

საერთო ჯამში, ორგანოსილოქსანებს უფრო მრავალფეროვანი თვისებები აქვთ, ვიდრე ჩვეულებრივ ნახშირბადის ჯაჭვის ნაერთებს, რაც მათ საშუალებას აძლევს მნიშვნელოვანი როლი შეასრულონ მრავალ სფეროში, როგორიცაა შეზეთვა, დალუქვა, მედიცინა და ელექტრონიკა.

ორგანოსილიციუმის მონომერების მომზადების მეთოდი

პირდაპირი მეთოდი: ორგანოსილიციუმის მასალების სინთეზირება სილიციუმის ორგანულ ნაერთებთან პირდაპირი რეაქციით.

არაპირდაპირი მეთოდი: ორგანოსილიციუმის მომზადება სილიციუმის ნაერთების კრეკინგის, პოლიმერიზაციის და სხვა რეაქციების მეშვეობით.

ჰიდროლიზის პოლიმერიზაციის მეთოდი: ორგანოსილიციუმის მომზადება სილანოლის ან სილანის სპირტის ჰიდროლიზური პოლიმერიზაციით.

გრადიენტური კოპოლიმერიზაციის მეთოდი: გრადიენტური კოპოლიმერიზაციის გზით სპეციფიკური თვისებების მქონე ორგანოსილიციუმის მასალების სინთეზირება.

ორგანოსილიკონის ბაზრის ტენდენცია

მაღალტექნოლოგიური სფეროების მოთხოვნა იზრდება: მაღალტექნოლოგიური ინდუსტრიების სწრაფი განვითარებით, იზრდება ორგანოსილიციუმის მოთხოვნა შესანიშნავი თვისებებით, როგორიცაა მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრადობა, კოროზიისადმი მდგრადობა და ელექტროიზოლაცია.

სამედიცინო მოწყობილობების ბაზრის გაფართოება: სილიკონის გამოყენება სამედიცინო მოწყობილობების წარმოებაში კვლავ ფართოვდება და ბიოშეთავსებადობასთან ერთად, ის სამედიცინო მოწყობილობების სფეროში ახალ შესაძლებლობებს ქმნის.

მდგრადი განვითარება: გარემოსდაცვითი ცნობიერების ამაღლება ხელს უწყობს სილიკონის მასალების, როგორიცაა ბიოდეგრადირებადი სილიკონი, მწვანე მომზადების მეთოდების კვლევას უფრო მდგრადი განვითარების მისაღწევად.

ახალი გამოყენების სფეროების შესწავლა: სილიკონის ბაზრის ინოვაციისა და გაფართოების ხელშესაწყობად, ახალი გამოყენების სფეროები კვლავ ჩნდება, როგორიცაა მოქნილი ელექტრონიკა, ოპტოელექტრონული მოწყობილობები და ა.შ.

მომავალი განვითარების მიმართულება და გამოწვევები

ფუნქციური სილიკონის კვლევა და განვითარება:სხვადასხვა ინდუსტრიის საჭიროებების საპასუხოდ, სილიკონი მომავალში უფრო მეტ ყურადღებას დაუთმობს ფუნქციონალურობის განვითარებას, როგორიცაა ფუნქციური სილიკონის საფარები, მათ შორის განსაკუთრებული თვისებები, როგორიცაა ანტიბაქტერიული და გამტარი თვისებები.

ბიოდეგრადირებადი სილიკონის კვლევა:გარემოსდაცვითი ცნობიერების ამაღლებასთან ერთად, ბიოდეგრადირებადი სილიკონის მასალების კვლევა განვითარების მნიშვნელოვან მიმართულებად იქცევა.

ნანო სილიკონის გამოყენებანანოტექნოლოგიის გამოყენებით, ნანო სილიკონის მომზადებისა და გამოყენების კვლევა მაღალტექნოლოგიურ სფეროებში მისი გამოყენების გაფართოების მიზნით.

მომზადების მეთოდების გამწვანებასილიკონის მომზადების მეთოდებისთვის, მომავალში მეტი ყურადღება დაეთმობა მწვანე და ეკოლოგიურად სუფთა ტექნიკურ გზებს, რათა შემცირდეს გარემოზე ზემოქმედება.