Silicon: Ghidul complet pentru istorie, chimie și siguranță

Siliconii sunt polimeri care includ orice inert, sintetic compus alcătuit din unități repetate de siloxan, care este o grupare funcțională de doi atomi de siliciu și un atom de oxigen combinat frecvent cu carbon și/sau hidrogen. Acestea sunt de obicei rezistente la căldură și asemănătoare cauciucului și sunt utilizate în materiale de etanșare, adezivi, lubrifianți, medicamente, ustensile de gătit și izolație termică și electrică.

În acest articol, vom acoperi proprietățile siliconului și procesul său de fabricație.

Tot ce trebuie să știți despre silicon

Siliconul este un material polimeric format din molecule numite siloxani. Este un material unic care este compus din siliciu, un element natural care se găsește în nisip și roci, și oxigen. Când aceste două elemente sunt combinate, ele formează un compus care conține lanțuri lungi de monomeri care se repetă, care sunt legați împreună pentru a crea un produs final.

Cum se produce siliconul?

Siliconul este de obicei produs prin amestecarea siliciului pur cu alți compuși pentru a crea un compus siliconic. Compusul este apoi trecut printr-o serie de procese științifice pentru a crea un produs final care este compus din lanțuri lungi de monomeri care se repetă. Aceste lanțuri sunt legate între ele pentru a crea un polimer cunoscut sub numele de silicon.

Care sunt utilizările primare ale siliconului?

Siliconul este un material popular care este folosit în multe produse diferite. Unele dintre cele mai comune utilizări ale siliconului includ:

• Crearea de etanșanți și adezivi care pot fi utilizați pentru a lega diferite materiale împreună.
• Producerea de lubrifianți care pot fi utilizați pentru a reduce frecarea dintre piesele în mișcare.
• Crearea de izolație termică și electrică care poate fi utilizată pentru a proteja echipamentele sensibile de căldură și electricitate.
• Realizarea de ustensile de gătit și alte produse de bucătărie non-toxice și rezistente la căldură.
• Crearea de dispozitive medicale și implanturi care sunt sigure și eficiente pentru pacienți.

Care este diferența dintre silicon și silicon?

Siliconul este un singur material, în timp ce siliconii sunt un grup de materiale care sunt compuse din silicon. Silicoanele sunt de obicei mai dure și mai durabile decât siliconul și sunt utilizate în mod obișnuit în produse care necesită un nivel ridicat de calitate și performanță.

Evoluția siliconului: de la siliciu cristalin la producția modernă

În 1854, Henry Sainte-Claire Deville a obținut siliciu cristalin, care a reprezentat o descoperire semnificativă în lumea materialelor și compușilor. Siliciul este un element chimic cu simbolul Si și numărul atomic 14. Este un solid cristalin dur, fragil, cu un luciu metalic albastru-gri și este un metaloid și semiconductor tetravalent. Siliciul este al optulea cel mai comun element din univers în funcție de masă, dar se găsește rar în forma sa pură în natură.

Nașterea siliconilor: cercetarea lui Hyde și denumirea lui Kipping

În 1930, JF Hyde a efectuat prima cercetare pentru a produce siliconi comerciali. Mai târziu, în 1940, chimistul englez Frederich Stanley Kipping, folosind cercetările lui Hyde, a dat materialului denumirea de „siliconi” deoarece erau „mizerie lipicioasă”. Kipping a fost un pionier în domeniul chimiei organice și este cel mai bine cunoscut pentru munca sa privind chimia siliconilor. Siliconii sunt un grup de polimeri sintetici format din unități repetate de siloxan, care este un lanț de atomi de siliciu și oxigen alternanți cu grupări organice atașate atomilor de siliciu.

Chimia siliconilor: structură și lanțuri polimerice

Siliconii sunt în esență polimeri cu o unitate repetată de siloxan. Unitatea de siloxan constă dintr-un atom de siliciu atașat la doi atomi de oxigen, care sunt, la rândul lor, atașați la grupări organice. Grupările organice pot fi metil, etil, fenil sau alte grupări. Unitățile de siloxan pot fi unite între ele pentru a forma lanțuri liniare sau lanțuri ramificate. Lanțurile pot fi, de asemenea, reticulate pentru a forma o rețea tridimensională. Materialul rezultat este un polimer siliconic cu o mare varietate de proprietăți.

Producția modernă de siliconi: Corning, Dow și hidroliza

How to strip wire fast

Share

Watch on

Producția modernă de siliconi implică o varietate de metode, dar cea mai comună metodă se bazează pe hidroliza compușilor de siliciu. Compușii de siliciu, cum ar fi tetraclorura de siliciu (SiCl4) sau dimetildiclorosilanul (CH3)2SiCl2, reacţionează cu apă pentru a produce siloxani. Siloxanii sunt apoi polimerizați pentru a forma polimeri siliconici. Procesul poate fi efectuat folosind o varietate de catalizatori, inclusiv acizi precum HCI sau baze precum NaOH.

Proprietățile siliconilor: puternic, rezistent la apă și izolant electric

Siliconii au o gamă largă de proprietăți, în funcție de grupările organice atașate atomilor de siliciu și de lungimea lanțurilor polimerice. Unele dintre proprietățile siliconilor includ:

• Strong și durabil
• Rezistent la apă
• Izolator electric
• Rezistent la temperaturi ridicate și scăzute
• inert din punct de vedere chimic
• Biocompatibl la

Siliconii sunt utilizați într-o gamă largă de aplicații, inclusiv:

• Etanșanti și adezivi
• Lubrifianți și acoperiri
• Dispozitive medicale și implanturi
• Izolație electrică și plăci de circuite
• Componente auto și aerospațiale
• Produse de îngrijire personală și cosmetice

Diferențele dintre siliconi și alți polimeri

Siliconii sunt diferiți de alți polimeri în mai multe moduri:

• Unitatea care se repetă în siliconi este siloxanul, în timp ce alți polimeri au unități repetate diferite.
• Legătura siliciu-oxigen din siloxan este mai puternică decât legătura carbon-carbon din alți polimeri, ceea ce conferă siliconilor proprietățile lor unice.
• Siliconii sunt mai rezistenți la temperaturi ridicate și scăzute decât alți polimeri.
• Siliconii sunt mai rezistenti la apa decat alti polimeri.

Viitorul siliconilor: cercetare avansată și produse noi

Utilizarea siliconilor continuă să crească, iar noi produse sunt dezvoltate tot timpul. Unele dintre domeniile de cercetare avansată în silicon includ:

• Dezvoltarea de noi catalizatori pentru polimerizarea siloxanilor
• Utilizarea acetaților de silil și a altor compuși pentru a modifica proprietățile siliconilor
• Utilizarea reacțiilor catalizate cu acizi și baze pentru a produce noi tipuri de polimeri siliconici
• Utilizarea polimerilor siliconici în formarea sticlei și a altor materiale

Termenul „siliconi” rămâne un termen comun folosit pentru a descrie o mare varietate de materiale pe bază de silicon, iar proprietățile acestor materiale continuă să fie explorate și înțelese.

De la nisip la silicon: procesul fascinant de producere a siliconului

Siliconul este un polimer care este utilizat pe scară largă în diferite forme și produse. Procesul de obținere a formelor dorite de silicon implică o serie de pași care necesită materiale și blocuri de construcție potrivite. Iată componentele și pașii implicați în procesul de producție:

• Siliciu: elementul de construcție principal al siliconului este siliciul, care este unul dintre cele mai comune elemente ale pământului. Se izolează prin măcinarea nisipului de cuarț și aplicarea de căldură acestuia, ajungând la temperaturi de până la 2000 de grade Celsius.

• Clorura de metil: Siliciul este amestecat cu clorura de metil, care este cunoscută în mod obișnuit ca clormetan. Această reacție produce clorosilan, care este un intermediar cheie în producția de silicon.

• Încălzire: Clorosilanul este apoi încălzit pentru a forma dimetildiclorosilan, care este un precursor al siliconului. Acest proces presupune aplicarea de căldură amestecului, care activează reacția și elimină acidul clorhidric.

• Procesarea polimerului: dimetildiclorosilanul este apoi amestecat cu apă pentru a forma un polimer. Acest polimer poate fi prelucrat în continuare pentru a obține diferite forme de silicon, cum ar fi elastomeri, care sunt utilizați în mod obișnuit la fabricarea produselor din cauciuc.

Importanța controlului calității în producția de silicon

Producția de silicon necesită un nivel ridicat de control al calității pentru a se asigura că produsul final îndeplinește standardele cerute. Producătorii trebuie să se asigure că componentele potrivite sunt utilizate în procesul de producție și că procesul se desfășoară în condiții adecvate. Iată câțiva dintre factorii pe care producătorii trebuie să ia în considerare:

• Temperatura: Procesul de producție necesită temperaturi ridicate, care pot afecta calitatea produsului final. Producătorii trebuie să se asigure că temperatura este controlată cu atenție pentru a preveni orice deteriorare a siliconului.

• Izolarea volumului: Procesul de producție implică izolarea volumului reacției pentru a se asigura că este produsă cantitatea potrivită de silicon. Acest lucru necesită o monitorizare atentă și un control al reacției.

• Reticulare: Unele forme de silicon necesită reticulare pentru a obține proprietățile dorite. Aceasta implică legarea lanțurilor polimerice împreună pentru a crea un material mai puternic.

Formele comune de silicon pe piață

Siliconul se găsește în mod obișnuit într-o gamă largă de produse, de la ustensile de bucătărie până la dispozitive medicale. Iată câteva dintre cele mai comune forme de silicon de pe piață:

• Silicon cu densitate joasă: Acest tip de silicon este utilizat în mod obișnuit la fabricarea de etanșanți și adezivi.

• Elastomeri: Aceștia sunt utilizați în mod obișnuit la fabricarea produselor din cauciuc, cum ar fi garniturile și inelele O.

• Silicon la temperatură înaltă: Acest tip de silicon este utilizat în aplicații care necesită rezistență la temperaturi înalte, cum ar fi în industria aerospațială.

Chimia siliconului: explorarea proprietăților și formării acestui material versatil

Siliconul este un material sintetic care este format din siliciu, oxigen, carbon și atomi de hidrogen. Este un tip de polimer, ceea ce înseamnă că este alcătuit din lanțuri lungi de molecule care se formează printr-un proces numit polimerizare. Siliconul se formează de obicei printr-o metodă numită hidroliză, care implică reacția compușilor de siliciu cu apă pentru a produce siloxani.

Chimia siloxanilor și polimerilor siliconici

Siloxanii sunt elementele de bază ale polimerilor siliconici. Ele se formează prin reacția compușilor de siliciu cu apa, care produce un lanț alternând de atomi de siliciu și oxigen. Lanțul siloxan rezultat poate fi modificat suplimentar prin adăugarea de grupări organice, cum ar fi grupări metil sau fenil, pentru a produce o mare varietate de polimeri siliconici.

Unul dintre cei mai obișnuiți polimeri siliconici este polidimetilsiloxanul (PDMS), care se formează prin adăugarea de grupări metil la lanțul siloxan. PDMS este un solid cristalin dur, fragil, cu un luciu metalic albastru-gri și este membru al grupului 14 din tabelul periodic. Este un tip de silicon care este utilizat în mod obișnuit în producția de circuite electronice și alte produse care necesită un material puternic, rezistent la apă.

Proprietățile siliconului și utilizările sale comune

Siliconul are o serie de proprietăți unice care îl fac un material popular pentru o mare varietate de aplicații. Unele dintre proprietățile cheie ale siliconului includ:

• Stabilitate termică ridicată
• Rezistenta la apa
• Toxicitate scăzută
• Proprietăți bune de izolare electrică
• Permeabilitate mare la gaz

Aceste proprietăți fac din silicon un material popular pentru o mare varietate de produse, inclusiv:

• Dispozitive medicale
• Piese auto
• Componente electronice
• Etanșanti și adezivi
• Produse de îngrijire personală

Viitorul producției și dezvoltării siliconului

Producția și dezvoltarea siliconului rămâne un domeniu activ de cercetare pentru chimiști și oamenii de știință din materiale. Sunt propuse și testate noi metode de producere a polimerilor siliconici, inclusiv utilizarea cetonei și acetaților de silil în procesul de polimerizare. Pe măsură ce sunt dezvoltați noi polimeri de silicon, este posibil ca aceștia să găsească noi aplicații într-o mare varietate de industrii și produse.

Aplicațiile versatile ale siliconului

Siliconul este un ingredient esențial într-o varietate de produse și materiale utilizate în sectoarele construcțiilor și industriale. Capacitatea sa de a rezista la temperaturi ridicate și scăzute, de a rezista substanțelor chimice și uleiurilor și de a rămâne stabil în condiții extreme îl fac un material excelent pentru o gamă largă de aplicații, inclusiv:

• Acoperiri și adezivi
• Izolatoare și umpluturi (iată cum să le folosiți pe cele potrivite)
• Lubrifianți și angrenaje pentru motoare auto
• Uleiuri de specialitate și produse de finisare
• Vitrare și materiale de finisare

Industrii electronice și aerospațiale

Siliconii sunt, de asemenea, utilizați în mod obișnuit în industria electronică și aerospațială datorită proprietăților lor unice, inclusiv:

• Izolație eficientă și rezistență la temperaturi ridicate și substanțe chimice
• Abilitatea de a umple golurile și de a oferi amortizare pentru componentele delicate
• Performanță stabilă și de lungă durată în medii extreme

Aplicații medicale și cosmetice

Gelul de silicon este un ingredient important în produsele medicale și cosmetice datorită biocompatibilității ridicate și capacității sale de a imita proprietățile țesutului uman. Unele utilizări specifice includ:

• Implanturi mamare, implanturi testiculare și implanturi pectorale
• Bandaje și pansamente
• Lentile de contact
• Tratamente pentru cicatrici și produse de îngrijire a rănilor

Aplicații de specialitate

Siliconul este, de asemenea, utilizat într-o varietate de aplicații de specialitate, inclusiv:

• Producția de cauciuc și rășină
• Microfluidica și alte componente de înaltă precizie
• Produse din industria petrolului și gazelor
• Adezivi eficienti si de lunga durata

Viitorul aplicațiilor de silicon

Pe măsură ce tehnologia și tehnicile de procesare continuă să avanseze, gama de aplicații pentru silicon va continua să crească. De la dezvoltarea de noi materiale și compuși până la proiectarea unor piese și structuri specifice, siliconul va rămâne un ingredient esențial într-o mare varietate de produse și industrii.

De ce siliconul este o alegere sigură și ecologică

Siliconul este o alegere populară pentru multe produse datorită caracteristicilor sale de siguranță. Iată câteva motive pentru care:

• Ftalați: ftalați sunt substanțe chimice care se găsesc în mod obișnuit în materiale plastice și pot fi dăunătoare sănătății umane. Siliconul nu conține ftalați, ceea ce îl face o alternativă mai sigură la plastic.
• Fără BPA: Bisfenolul A (BPA) este o altă substanță chimică găsită în materiale plastice care poate avea efecte negative asupra sănătății. Siliconul nu conține BPA, ceea ce îl face o opțiune mai sănătoasă pentru depozitarea și gătitul alimentelor.
• Aprobat de Health Canada: Health Canada a considerat siliconul alimentar sigur pentru gătit și depozitarea alimentelor. Nu reacționează cu alimentele sau băuturile, ceea ce îl face o alegere sigură pentru utilizarea în bucătărie.

Considerații de mediu

Siliconul nu este numai sigur pentru oameni, ci este și o alegere ecologică. Iata de ce:

• Durabil: siliconul este un material durabil care poate dura ani de zile, reducând nevoia de înlocuiri frecvente și deșeuri.
• Reciclabil: siliconul poate fi reciclat, reducându-și impactul asupra mediului.
• Toxicitate scăzută: siliconul este un material cu toxicitate scăzută, ceea ce înseamnă că nu eliberează substanțe chimice nocive în mediu în timpul producției sau eliminării.

Silicon vs plastic: care este cea mai bună alternativă?

Siliconul și plasticul sunt două tipuri de materiale care sunt utilizate în mod obișnuit în diverse industrii. Plasticul este un material tradițional care a fost folosit de zeci de ani, în timp ce siliconul este un compus relativ nou care a câștigat popularitate în ultimii ani. Ambele materiale au proprietăți și utilizări unice, dar există unele diferențe importante între ele.

Diferența de proprietăți

Una dintre principalele diferențe dintre silicon și plastic este modul în care sunt produse. Siliconul este produs din siliciu, un element stabil natural, în timp ce plasticul este fabricat din compuși sintetici. Aceasta înseamnă că siliconul are unele proprietăți pe care plasticul nu le are, cum ar fi să fie mai durabil și mai rezistent la căldură. Siliconul poate rezista la temperaturi mai ridicate decât plasticul, ceea ce îl face ideal pentru utilizarea în echipamentele de gătit și coacere.

Asemănări și diferențe de formă și modelabilitate

Deși siliconul este mai durabil decât plasticul, nu este la fel de flexibil. Nu poate fi turnat în forme diferite, cum ar fi cutia de plastic. Cu toate acestea, siliconul poate fi turnat într-o varietate de forme, ceea ce îl face o alegere populară pentru ustensile și echipamente de bucătărie. Plasticul este, de asemenea, folosit în mod obișnuit pentru ustensile și echipamente de bucătărie, dar nu este la fel de durabil ca siliconul.

Siguranță și proprietăți electrice

Siliconul este, de asemenea, cunoscut pentru siguranța și proprietățile sale electrice. Este un material netoxic care nu eliberează substanțe chimice nocive atunci când este încălzit, ceea ce îl face sigur pentru utilizare la gătit și coacere. Este, de asemenea, un bun izolator electric, ceea ce îl face ideal pentru utilizarea în echipamente electrice. Plasticul, pe de altă parte, poate elibera substanțe chimice nocive atunci când este încălzit, ceea ce îl face o opțiune mai puțin sigură pentru gătit și coacere.

Produse de curatare si intretinere

Când vine vorba de curățare și întreținere, siliconul și plasticul au unele asemănări și diferențe. Ambele materiale pot fi curățate în mașina de spălat vase, dar siliconul este mai durabil și poate rezista la temperaturi mai ridicate. Plasticul se poate deforma și topi la temperaturi ridicate, făcându-l mai puțin durabil decât siliconul.

Concluzie

Deci, siliconul este un material format din siliciu și oxigen și este folosit pentru multe lucruri. 

Puteți vedea de ce este atât de popular acum, nu-i așa? Deci, nu vă fie teamă să puneți întrebări dacă nu sunteți sigur de ceva. Poți oricând să ceri ajutor unui prieten. 

Și nu uitați să consultați ghidul nostru pentru mai multe informații despre silicon.

Sunt Joost Nusselder, fondatorul Tools Doctor, marketer de conținut și tată. Îmi place să încerc echipamente noi și, împreună cu echipa mea, am creat articole de blog aprofundate din 2016 pentru a ajuta cititorii fideli cu instrumente și sfaturi de creație.