Silikon: Panduan Lengkap Sejarah, Kimia & Keselamatan

Silikon ialah polimer yang merangkumi sebarang lengai, sintetik sebatian yang terdiri daripada unit berulang siloksan, yang merupakan kumpulan berfungsi dua atom silikon dan satu atom oksigen yang kerap digabungkan dengan karbon dan/atau hidrogen. Ia biasanya tahan haba dan seperti getah, dan digunakan dalam pengedap, pelekat, pelincir, ubat, peralatan memasak, dan penebat haba dan elektrik.

Dalam artikel ini, kami akan membincangkan sifat silikon dan proses pembuatannya.

Semua yang Anda Perlu Tahu Mengenai Silikon

Silikon adalah bahan polimer yang terdiri daripada molekul yang dipanggil siloksan. Ia adalah bahan unik yang terdiri daripada silikon, unsur semula jadi yang terdapat dalam pasir dan batu, dan oksigen. Apabila kedua-dua unsur ini digabungkan, ia membentuk sebatian yang mengandungi rantai panjang monomer berulang, yang diikat bersama untuk menghasilkan produk akhir.

Bagaimana Silikon Dihasilkan?

Silikon biasanya dihasilkan dengan mencampurkan silikon tulen dengan sebatian lain untuk menghasilkan sebatian silikon. Kompaun itu kemudiannya melalui satu siri proses saintifik untuk mencipta produk akhir yang terdiri daripada rantai panjang monomer berulang. Rantai ini diikat bersama untuk menghasilkan polimer yang biasanya dikenali sebagai silikon.

Apakah Kegunaan Utama Silikon?

Silikon adalah bahan popular yang digunakan dalam banyak produk yang berbeza. Beberapa kegunaan silikon yang paling biasa termasuk:

• Mencipta pengedap dan pelekat yang boleh digunakan untuk mengikat bahan yang berbeza bersama-sama.
• Menghasilkan pelincir yang boleh digunakan untuk mengurangkan geseran antara bahagian yang bergerak.
• Mencipta penebat haba dan elektrik yang boleh digunakan untuk melindungi peralatan sensitif daripada haba dan elektrik.
• Membuat peralatan memasak dan produk dapur lain yang tidak toksik dan tahan panas.
• Mencipta peranti perubatan dan implan yang selamat dan berkesan untuk pesakit.

Apakah Perbezaan Antara Silikon dan Silikon?

Silikon adalah bahan tunggal, manakala silikon adalah sekumpulan bahan yang terdiri daripada silikon. Silikon biasanya lebih keras dan lebih tahan lama daripada silikon, dan ia biasanya digunakan dalam produk yang memerlukan tahap kualiti dan prestasi yang tinggi.

Evolusi Silikon: Daripada Silikon Kristal kepada Pengeluaran Moden

Pada tahun 1854, Henry Sainte-Claire Deville memperoleh silikon kristal, yang merupakan penemuan penting dalam dunia bahan dan sebatian. Silikon ialah unsur kimia dengan simbol Si dan nombor atom 14. Ia adalah pepejal kristal yang keras dan rapuh dengan kilauan logam biru-kelabu, dan ia adalah metalloid dan semikonduktor tetravalen. Silikon ialah unsur kelapan paling biasa di alam semesta mengikut jisim, tetapi ia jarang ditemui dalam bentuk tulen di alam semula jadi.

Kelahiran Silikon: Penyelidikan Hyde dan Penamaan Kipping

Pada tahun 1930, JF Hyde menjalankan penyelidikan pertama untuk menghasilkan silikon komersial. Kemudian, pada tahun 1940, ahli kimia Inggeris, Frederich Stanley Kipping, menggunakan penyelidikan Hyde, memberikan bahan itu nama "silikon" kerana ia adalah "kekacauan melekit". Kipping adalah perintis dalam bidang kimia organik dan terkenal dengan kerjanya mengenai kimia silikon. Silikon ialah sekumpulan polimer sintetik yang terdiri daripada unit berulang siloksan, iaitu rantaian silikon dan atom oksigen berselang-seli dengan kumpulan organik yang melekat pada atom silikon.

Kimia Silikon: Struktur dan Rantaian Polimer

Silikon pada dasarnya adalah polimer dengan unit berulang siloksan. Unit siloksan terdiri daripada atom silikon yang dilekatkan pada dua atom oksigen, yang seterusnya dilekatkan pada kumpulan organik. Kumpulan organik boleh menjadi metil, etil, fenil, atau kumpulan lain. Unit siloksan boleh dicantumkan untuk membentuk rantai linear atau rantai bercabang. Rantaian juga boleh disambung silang untuk membentuk rangkaian tiga dimensi. Bahan yang dihasilkan adalah polimer silikon dengan pelbagai sifat.

Pengeluaran Moden Silikon: Corning, Dow, dan Hidrolisis

How to strip wire fast

Share

Watch on

Pengeluaran silikon moden melibatkan pelbagai kaedah, tetapi kaedah yang paling biasa adalah berdasarkan hidrolisis sebatian silikon. Sebatian silikon seperti silikon tetraklorida (SiCl4) atau dimetildichlorosilane (CH3)2SiCl2 bertindak balas dengan air untuk menghasilkan siloksan. Siloksan kemudiannya dipolimerkan untuk membentuk polimer silikon. Proses ini boleh dijalankan menggunakan pelbagai pemangkin, termasuk asid seperti HCl atau bes seperti NaOH.

Sifat Silikon: Kuat, Tahan Air, dan Penebat Elektrik

Silikon mempunyai pelbagai sifat, bergantung pada kumpulan organik yang melekat pada atom silikon dan panjang rantai polimer. Beberapa sifat silikon termasuk:

• Kuat dan tahan lama
• Kalis air
• Penebat elektrik
• Tahan kepada suhu tinggi dan rendah
• Lengai secara kimia
• Biocompatibl untuk

Silikon digunakan dalam pelbagai aplikasi, termasuk:

• Pengedap dan pelekat
• Pelincir dan salutan
• Peranti perubatan dan implan
• Penebat elektrik dan papan litar
• Komponen automotif dan aeroangkasa
• Produk penjagaan diri dan kosmetik

Perbezaan Antara Silikon dan Polimer Lain

Silikon berbeza daripada polimer lain dalam beberapa cara:

• Unit berulang dalam silikon ialah siloksan, manakala polimer lain mempunyai unit berulang yang berbeza.
• Ikatan silikon-oksigen dalam siloksan adalah lebih kuat daripada ikatan karbon-karbon dalam polimer lain, yang memberikan silikon sifat unik mereka.
• Silikon lebih tahan terhadap suhu tinggi dan rendah berbanding polimer lain.
• Silikon lebih tahan air daripada polimer lain.

Masa Depan Silikon: Penyelidikan Lanjutan dan Produk Baharu

Penggunaan silikon terus berkembang, dan produk baru sedang dibangunkan sepanjang masa. Beberapa bidang penyelidikan lanjutan dalam silikon termasuk:

• Pembangunan pemangkin baru untuk pempolimeran siloksan
• Penggunaan silil asetat dan sebatian lain untuk mengubah suai sifat silikon
• Penggunaan tindak balas pemangkin asid dan bes untuk menghasilkan jenis polimer silikon baharu
• Penggunaan polimer silikon dalam pembentukan kaca dan bahan lain

Istilah "silikon" kekal sebagai istilah biasa yang digunakan untuk menerangkan pelbagai jenis bahan berasaskan silikon, dan sifat bahan ini terus diterokai dan difahami.

Dari Pasir kepada Silikon: Proses Menghasilkan Silikon yang Menarik

Silikon adalah polimer yang digunakan secara meluas dalam pelbagai bentuk dan produk. Proses untuk mencapai bentuk silikon yang diingini melibatkan satu siri langkah yang memerlukan bahan dan blok binaan yang betul. Berikut adalah komponen dan langkah yang terlibat dalam proses pengeluaran:

• Silikon: Blok binaan utama silikon ialah silikon, yang merupakan salah satu unsur paling biasa di bumi. Ia diasingkan dengan mengisar pasir kuarza dan menggunakan haba padanya, mencapai suhu sehingga 2000 darjah Celsius.

• Metil Klorida: Silikon dicampur dengan metil klorida, yang biasanya dikenali sebagai klorometana. Tindak balas ini menghasilkan klorosilan, yang merupakan perantaraan utama dalam pengeluaran silikon.

• Pemanasan: Klorosilane kemudiannya dipanaskan untuk membentuk dimetildichlorosilane, yang merupakan pendahulu kepada silikon. Proses ini melibatkan penggunaan haba pada campuran, yang mengaktifkan tindak balas dan menghilangkan asid hidroklorik.

• Pemprosesan Polimer: Dimetildichlorosilane kemudian dicampur dengan air untuk membentuk polimer. Polimer ini boleh diproses selanjutnya untuk mencapai bentuk silikon yang berbeza, seperti elastomer, yang biasa digunakan dalam pembuatan produk getah.

Kepentingan Kawalan Kualiti dalam Penghasilan Silikon

Pengeluaran silikon memerlukan tahap kawalan kualiti yang tinggi untuk memastikan produk akhir memenuhi piawaian yang diperlukan. Pengilang perlu memastikan bahawa komponen yang betul digunakan dalam proses pengeluaran dan proses itu dijalankan di bawah keadaan yang betul. Berikut adalah beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan oleh pengeluar:

• Suhu: Proses pengeluaran memerlukan suhu tinggi, yang boleh menjejaskan kualiti produk akhir. Pengilang perlu memastikan bahawa suhu dikawal dengan teliti untuk mengelakkan sebarang kerosakan pada silikon.

• Mengasingkan Isipadu: Proses pengeluaran melibatkan pengasingan isipadu tindak balas untuk memastikan jumlah silikon yang betul dihasilkan. Ini memerlukan pemantauan dan kawalan yang teliti terhadap tindak balas.

• Pautan silang: Sesetengah bentuk silikon memerlukan pemautan silang untuk mencapai sifat yang diingini. Ini melibatkan pengikatan rantai polimer bersama untuk menghasilkan bahan yang lebih kuat.

Bentuk Biasa Silikon di Pasaran

Silikon biasanya ditemui dalam pelbagai produk, daripada peralatan dapur hinggalah peranti perubatan. Berikut adalah beberapa bentuk silikon yang paling biasa di pasaran:

• Silikon Ketumpatan Rendah: Silikon jenis ini biasanya digunakan dalam pembuatan pengedap dan pelekat.

• Elastomer: Ini biasanya digunakan dalam pembuatan produk getah, seperti gasket dan cincin-O.

• Silikon Suhu Tinggi: Silikon jenis ini digunakan dalam aplikasi yang memerlukan rintangan suhu tinggi, seperti dalam industri aeroangkasa.

Kimia Silikon: Meneroka Sifat dan Pembentukan Bahan Serbaguna ini

Silikon adalah bahan sintetik yang terdiri daripada silikon, oksigen, karbon, dan atom hidrogen. Ia adalah sejenis polimer, yang bermaksud bahawa ia terdiri daripada rantaian panjang molekul yang terbentuk melalui proses yang dipanggil pempolimeran. Silikon biasanya terbentuk melalui kaedah yang dipanggil hidrolisis, yang melibatkan tindak balas sebatian silikon dengan air untuk menghasilkan siloksan.

Kimia Siloksan dan Polimer Silikon

Siloksan adalah blok bangunan polimer silikon. Ia terbentuk melalui tindak balas sebatian silikon dengan air, yang menghasilkan rantaian silikon dan atom oksigen berselang-seli. Rantaian siloksan yang terhasil boleh diubah suai lagi dengan menambahkan kumpulan organik, seperti kumpulan metil atau fenil, untuk menghasilkan pelbagai jenis polimer silikon.

Salah satu polimer silikon yang paling biasa ialah polydimethylsiloxane (PDMS), yang dibentuk dengan menambahkan kumpulan metil pada rantai siloksan. PDMS ialah pepejal kristal yang keras dan rapuh dengan kilauan logam biru-kelabu, dan merupakan ahli kumpulan 14 dalam jadual berkala. Ia adalah sejenis silikon yang biasa digunakan dalam penghasilan litar elektronik dan produk lain yang memerlukan bahan yang kuat dan kalis air.

Sifat Silikon dan Kegunaan Biasanya

Silikon mempunyai beberapa sifat unik yang menjadikannya bahan popular untuk pelbagai jenis aplikasi. Beberapa sifat utama silikon termasuk:

• Kestabilan terma yang tinggi
• rintangan air
• Ketoksikan rendah
• Sifat penebat elektrik yang baik
• Kebolehtelapan gas yang tinggi

Ciri-ciri ini menjadikan silikon bahan popular untuk pelbagai jenis produk, termasuk:

• Peralatan perubatan
• Bahagian automotif
• Komponen elektronik
• Pengedap dan pelekat
• Produk penjagaan diri

Masa Depan Pengeluaran dan Pembangunan Silikon

Pengeluaran dan pembangunan silikon kekal sebagai bidang penyelidikan yang aktif untuk ahli kimia dan saintis bahan. Kaedah baharu untuk menghasilkan polimer silikon sedang dicadangkan dan diuji, termasuk penggunaan keton dan silil asetat dalam proses pempolimeran. Apabila polimer silikon baharu dibangunkan, mereka berkemungkinan akan menemui aplikasi baharu dalam pelbagai jenis industri dan produk.

Aplikasi Serbaguna Silikon

Silikon adalah bahan penting dalam pelbagai produk dan bahan yang digunakan dalam sektor pembinaan dan perindustrian. Keupayaannya untuk menahan suhu tinggi dan rendah, menahan bahan kimia dan minyak, dan kekal stabil dalam keadaan yang melampau menjadikannya bahan yang sangat baik untuk pelbagai aplikasi, termasuk:

• Salutan dan pelekat
• Penebat dan pengisi (ini cara menggunakan yang betul)
• Pelincir dan gear enjin automotif
• Minyak khusus dan produk kemasan
• Bahan kaca dan kemasan

Industri Elektronik dan Aeroangkasa

Silikon juga biasa digunakan dalam industri elektronik dan aeroangkasa kerana sifat uniknya, termasuk:

• Penebat yang berkesan dan rintangan kepada suhu tinggi dan bahan kimia
• Keupayaan untuk mengisi jurang dan menyediakan kusyen untuk komponen halus
• Prestasi yang stabil dan tahan lama dalam persekitaran yang melampau

Aplikasi Perubatan dan Kosmetik

Gel silikon adalah bahan penting dalam produk perubatan dan kosmetik kerana biokompatibiliti yang tinggi dan keupayaan untuk meniru sifat tisu manusia. Beberapa kegunaan khusus termasuk:

• Implan payudara, implan testis, dan implan dada
• Pembalut dan pembalut
• Kanta kenalan
• Rawatan parut dan produk penjagaan luka

Aplikasi Khusus

Silikon juga digunakan dalam pelbagai aplikasi khusus, termasuk:

• Penghasilan getah dan damar
• Mikrobendalir dan komponen berketepatan tinggi yang lain
• Produk industri minyak dan gas
• Pelekat yang berkesan dan tahan lama

Masa Depan Aplikasi Silikon

Memandangkan teknologi dan teknik pemprosesan terus berkembang, rangkaian aplikasi silikon hanya akan terus berkembang. Daripada membangunkan bahan dan sebatian baharu kepada mereka bentuk bahagian dan struktur tertentu, silikon akan kekal sebagai bahan penting dalam pelbagai jenis produk dan industri.

Mengapa Silikon ialah Pilihan yang Selamat dan Mesra Alam

Silikon adalah pilihan popular untuk banyak produk kerana ciri keselamatannya. Berikut adalah beberapa sebab mengapa:

• Tiada Phthalates: Phthalates ialah bahan kimia yang biasa ditemui dalam plastik dan boleh membahayakan kesihatan manusia. Silikon tidak mengandungi phthalates, menjadikannya alternatif yang lebih selamat daripada plastik.
• Tiada BPA: Bisphenol A (BPA) ialah satu lagi bahan kimia yang terdapat dalam plastik yang boleh memberi kesan kesihatan yang negatif. Silikon bebas daripada BPA, menjadikannya pilihan yang lebih sihat untuk penyimpanan dan memasak makanan.
• Health Canada Diluluskan: Health Canada telah menganggap silikon gred makanan selamat untuk memasak dan menyimpan makanan. Ia tidak bertindak balas dengan makanan atau minuman, menjadikannya pilihan yang selamat untuk kegunaan dapur.

Pertimbangan Alam Sekitar

Silikon bukan sahaja selamat untuk manusia, tetapi ia juga merupakan pilihan yang mesra alam. Inilah sebabnya:

• Tahan lama: Silikon ialah bahan tahan lama yang boleh bertahan selama bertahun-tahun, mengurangkan keperluan penggantian dan pembaziran yang kerap.
• Boleh dikitar semula: Silikon boleh dikitar semula, mengurangkan kesannya terhadap alam sekitar.
• Ketoksikan Rendah: Silikon ialah bahan ketoksikan rendah, bermakna ia tidak membebaskan bahan kimia berbahaya ke alam sekitar semasa pengeluaran atau pelupusan.

Silikon vs Plastik: Manakah Alternatif yang Lebih Baik?

Silikon dan plastik adalah dua jenis bahan yang biasa digunakan dalam pelbagai industri. Plastik adalah bahan tradisional yang telah digunakan selama beberapa dekad, manakala silikon adalah sebatian yang agak baru yang telah mendapat populariti dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Kedua-dua bahan mempunyai ciri dan kegunaan unik mereka sendiri, tetapi terdapat beberapa perbezaan penting di antara mereka.

Perbezaan dalam Hartanah

Salah satu perbezaan utama antara silikon dan plastik ialah cara ia dihasilkan. Silikon dihasilkan daripada silikon, unsur stabil yang wujud secara semula jadi, manakala plastik diperbuat daripada sebatian sintetik. Ini bermakna silikon mempunyai beberapa sifat yang tidak ada pada plastik, seperti lebih tahan lama dan tahan panas. Silikon boleh menahan suhu yang lebih tinggi daripada plastik, menjadikannya sesuai untuk digunakan dalam peralatan memasak dan membakar.

Persamaan dan Perbezaan dalam Bentuk dan Kebolehacuan

Walaupun silikon lebih tahan lama daripada plastik, ia tidak begitu fleksibel. Ia tidak boleh dibentuk dalam bentuk yang berbeza seperti tin plastik. Walau bagaimanapun, silikon boleh dibentuk dalam pelbagai bentuk, menjadikannya pilihan popular untuk perkakas dan peralatan dapur. Plastik juga biasa digunakan untuk perkakas dan peralatan dapur, tetapi ia tidak tahan lama seperti silikon.

Keselamatan dan Sifat Elektrik

Silikon juga terkenal dengan keselamatan dan sifat elektriknya. Ia adalah bahan bukan toksik yang tidak membebaskan bahan kimia berbahaya apabila dipanaskan, menjadikannya selamat untuk digunakan dalam memasak dan membakar. Ia juga merupakan penebat elektrik yang baik, menjadikannya sesuai untuk digunakan dalam peralatan elektrik. Plastik, sebaliknya, boleh membebaskan bahan kimia berbahaya apabila dipanaskan, menjadikannya pilihan yang kurang selamat untuk memasak dan membakar.

Pembersihan dan Penyelenggaraan

Apabila bercakap tentang pembersihan dan penyelenggaraan, silikon dan plastik mempunyai beberapa persamaan dan perbezaan. Kedua-dua bahan boleh dibersihkan dalam mesin basuh pinggan mangkuk, tetapi silikon lebih tahan lama dan boleh menahan suhu yang lebih tinggi. Plastik boleh meledingkan dan cair dalam suhu tinggi, menjadikannya kurang tahan lama daripada silikon.

Kesimpulan

Jadi, silikon ialah bahan yang diperbuat daripada silikon dan oksigen, dan ia digunakan untuk banyak perkara. 

Anda boleh lihat mengapa ia begitu popular sekarang, bukan? Jadi, jangan takut untuk bertanya jika anda tidak pasti tentang sesuatu. Anda sentiasa boleh meminta bantuan rakan. 

Dan jangan lupa untuk menyemak panduan kami untuk mendapatkan maklumat lanjut tentang silikon.

Saya Joost Nusselder, pengasas Doktor Alat, pemasar kandungan dan ayah. Saya suka mencuba peralatan baharu, dan bersama pasukan saya, saya telah mencipta artikel blog yang mendalam sejak 2016 untuk membantu pembaca setia dengan alatan & petua kerajinan.