Gelişmiş malzemeler söz konusu olduğunda, silikon şüphesiz en çok konuşulan konulardan biridir. Silikon, silisyum, karbon, hidrojen ve oksijen içeren bir polimer malzeme türüdür. İnorganik silikon malzemelerden önemli ölçüde farklıdır ve birçok alanda mükemmel performans sergiler. Silikonun özelliklerine, keşif sürecine ve uygulama alanına daha yakından bakalım.
Silikon ve inorganik silikon arasındaki farklar:
İlk olarak, silikon ve inorganik silikon arasında kimyasal yapı açısından belirgin farklılıklar vardır. Silikon, silikon ve karbon, hidrojen, oksijen ve diğer elementlerden oluşan bir polimer malzemedir; inorganik silikon ise esas olarak silikon ve oksijenden oluşan, silikon dioksit (SiO2) gibi inorganik bileşikleri ifade eder. Silikonun karbon bazlı yapısı ona esneklik ve plastiklik kazandırarak uygulamada daha esnek olmasını sağlar. Silikonun moleküler yapı özellikleri, yani Si-O bağının bağ enerjisinin (444 J/mol), CC bağının bağ enerjisinden (339 J/mol) daha yüksek olması nedeniyle, silikon malzemeler genel organik polimer bileşiklerine göre daha yüksek ısı direncine sahiptir.
Silikonun keşfi:
Silikonun keşfi 20. yüzyılın başlarına kadar uzanmaktadır. İlk zamanlarda bilim insanları, silikon bileşiklerine organik gruplar ekleyerek silikonu başarıyla sentezlemişlerdi. Bu keşif, silikon malzemeler için yeni bir çağ açmış ve endüstri ve bilimde yaygın kullanımının temellerini atmıştır. Silikonun sentezi ve iyileştirilmesi, son birkaç on yılda büyük ilerleme kaydetmiş ve bu malzemenin sürekli yenilenme ve geliştirilmesini desteklemiştir.
Yaygın silikonlar:
Silikonlar, doğada ve yapay sentezde yaygın olarak bulunan, çeşitli form ve yapılara sahip bir polimer bileşikleri sınıfıdır. Yaygın silikonlara bazı örnekler şunlardır:
Polidimetilsiloksan (PDMS): PDMS, silikon kauçukta yaygın olarak bulunan tipik bir silikon elastomeridir. Mükemmel esnekliğe ve yüksek sıcaklık stabilitesine sahiptir ve kauçuk ürünler, tıbbi cihazlar, yağlayıcılar vb. üretiminde yaygın olarak kullanılır.
Silikon yağı: Silikon yağı, düşük yüzey gerilimi ve iyi yüksek sıcaklık direncine sahip doğrusal bir silikon bileşiğidir. Genellikle yağlayıcılarda, cilt bakım ürünlerinde, tıbbi cihazlarda ve diğer alanlarda kullanılır.
Silikon Reçine: Silikon reçine, mükemmel ısı direnci ve elektrik yalıtım özelliklerine sahip silisik asit gruplarından oluşan bir polimer malzemedir. Kaplamalarda, yapıştırıcılarda, elektronik ambalajlarda vb. yaygın olarak kullanılır.
Silikon Kauçuk: Silikon kauçuk, yüksek sıcaklık direnci, hava koşullarına dayanıklılık, elektrik yalıtımı ve diğer özelliklere sahip kauçuk benzeri bir silikon malzemedir. Sızdırmazlık halkalarında, kablo koruyucu kılıflarda ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılır.
Bu örnekler, silikonların çeşitliliğini göstermektedir. Farklı alanlarda önemli bir rol oynarlar ve endüstriden günlük hayata kadar geniş bir uygulama yelpazesine sahiptirler. Bu aynı zamanda silikonların yüksek performanslı bir malzeme olarak çeşitlilik gösteren özelliklerini de yansıtmaktadır.
Performans Avantajları
Organosiloksan (Polidimetilsiloksan, PDMS), sıradan karbon zincirli bileşiklerle karşılaştırıldığında benzersiz performans avantajlarına sahiptir ve bu da onu birçok uygulamada mükemmel performans gösterir. Organosiloksanın sıradan karbon zincirli bileşiklere göre bazı performans avantajları şunlardır:
Yüksek sıcaklık direnci: Organosiloksan mükemmel yüksek sıcaklık direncine sahiptir. Silisyum-oksijen bağlarının yapısı, organosiloksanların yüksek sıcaklıklarda kararlı olmasını ve kolay ayrışmamasını sağlar; bu da yüksek sıcaklık ortamlarında uygulanması için avantajlar sağlar. Buna karşılık, birçok yaygın karbon zinciri bileşiği yüksek sıcaklıklarda ayrışabilir veya performans kaybına uğrayabilir.
Düşük yüzey gerilimi: Organosiloksan, düşük yüzey gerilimine sahiptir ve bu da iyi ıslatılabilirlik ve kayganlık özelliğine sahip olmasını sağlar. Bu özellik, silikon yağının (bir organosiloksan türü) yağlayıcılarda, cilt bakım ürünlerinde ve tıbbi cihazlarda yaygın olarak kullanılmasını sağlar.
Esneklik ve elastikiyet: Organosiloksanın moleküler yapısı ona iyi bir esneklik ve elastikiyet kazandırarak kauçuk ve elastik malzemelerin hazırlanmasında ideal bir seçim haline getirir. Bu sayede silikon kauçuğun sızdırmazlık halkaları, elastik bileşenler vb. hazırlanmasında iyi performans göstermesini sağlar.
Elektriksel yalıtım: Organosiloksan, mükemmel elektriksel yalıtım özellikleri sergiler ve bu da onu elektronik alanında yaygın olarak kullanılır. Silikon reçine (bir siloksan türü), elektriksel yalıtım sağlamak ve elektronik bileşenleri korumak için elektronik paketleme malzemelerinde sıklıkla kullanılır.
Biyouyumluluk: Organosiloksan, biyolojik dokularla yüksek uyumluluğa sahip olduğundan tıbbi cihazlarda ve biyomedikal alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin, silikon kauçuk genellikle yapay organlar, tıbbi kateterler vb. için tıbbi silikon hazırlamakta kullanılır.
Kimyasal kararlılık: Organosiloksanlar, yüksek kimyasal kararlılık ve birçok kimyasala karşı iyi korozyon direnci gösterir. Bu, kimyasal tankların, boruların ve sızdırmazlık malzemelerinin hazırlanması gibi kimya endüstrisindeki uygulama alanının genişlemesine olanak tanır.
Organosiloksanlar genel olarak sıradan karbon zincirli bileşiklere göre daha çeşitli özelliklere sahiptir ve bu da onların yağlama, sızdırmazlık, tıp ve elektronik gibi birçok alanda önemli rol oynamalarını sağlar.
Organosilikon monomerlerinin hazırlama yöntemi
Doğrudan yöntem: Silisyumu organik bileşiklerle doğrudan reaksiyona sokarak organosilisyum malzemeleri sentezleyin.
Dolaylı yöntem: Organosilisyum, silisyum bileşiklerinin çatlatılması, polimerizasyonu ve diğer reaksiyonları yoluyla hazırlanır.
Hidroliz polimerizasyon yöntemi: Silanol veya silan alkolün hidroliz polimerizasyonu ile organosilikon hazırlanır.
Gradyan kopolimerizasyon yöntemi: Gradyan kopolimerizasyon yöntemiyle belirli özelliklere sahip organosilisyum malzemeleri sentezlenir.
Organosilikon pazar eğilimi
Yüksek teknoloji alanlarında artan talep: Yüksek teknoloji endüstrilerinin hızla gelişmesiyle birlikte, yüksek sıcaklık dayanımı, korozyon direnci ve elektrik yalıtımı gibi mükemmel özelliklere sahip organosilikonlara olan talep artmaktadır.
Tıbbi cihaz pazarının genişlemesi: Silikonun tıbbi cihaz üretimindeki uygulaması genişlemeye devam ediyor ve biyouyumlulukla birleştiğinde tıbbi cihaz alanına yeni olanaklar getiriyor.
Sürdürülebilir kalkınma: Çevresel farkındalığın artması, daha sürdürülebilir kalkınmayı sağlamak için biyolojik olarak parçalanabilir silikon gibi silikon malzemelerin yeşil hazırlama yöntemlerinin araştırılmasını teşvik eder.
Yeni uygulama alanlarının keşfi: Esnek elektronik, optoelektronik cihazlar vb. gibi yeni uygulama alanları, silikon pazarının inovasyonunu ve genişlemesini teşvik etmek için ortaya çıkmaya devam ediyor.
Gelecekteki geliştirme yönü ve zorluklar
Fonksiyonel silikonun araştırma ve geliştirilmesi:Farklı endüstrilerin ihtiyaçlarına cevap olarak silikon, gelecekte antibakteriyel ve iletken özellikler gibi özel özellikleri de içeren fonksiyonel silikon kaplamalar gibi fonksiyonelliğin geliştirilmesine daha fazla önem verecektir.
Biyobozunur silikon üzerine araştırma:Çevre bilincinin artmasıyla birlikte biyolojik olarak parçalanabilen silikon malzemeler üzerine araştırmalar önemli bir gelişme alanı haline gelecektir.
Nano silikonun uygulaması: Nanoteknoloji kullanılarak nano silikonun hazırlanması ve uygulanması üzerine araştırmalar yapılarak yüksek teknoloji alanlarında uygulama alanı genişletilmek istenmektedir.
Hazırlama yöntemlerinin yeşillendirilmesi:Silikon hazırlama yöntemlerinde, çevre üzerindeki etkiyi azaltmak amacıyla gelecekte daha yeşil ve çevre dostu teknik yollara daha fazla önem verilecektir.
Gönderi zamanı: 15 Temmuz 2024
