Jika berbicara tentang material canggih, silikon tidak diragukan lagi merupakan topik hangat. Silikon adalah sejenis bahan polimer yang mengandung silikon, karbon, hidrogen dan oksigen. Ini sangat berbeda dari bahan silikon anorganik dan menunjukkan kinerja yang sangat baik di banyak bidang. Mari kita lihat lebih dalam karakteristik, proses penemuan dan arah penerapan silikon.
Perbedaan antara silikon dan silikon anorganik:
Pertama, terdapat perbedaan nyata dalam struktur kimia antara silikon dan silikon anorganik. Silikon adalah bahan polimer yang terdiri dari silikon dan karbon, hidrogen, oksigen, dan elemen lainnya, sedangkan silikon anorganik terutama mengacu pada senyawa anorganik yang dibentuk oleh silikon dan oksigen, seperti silikon dioksida (SiO2). Struktur silikon berbasis karbon memberikan elastisitas dan plastisitas, sehingga lebih fleksibel dalam pengaplikasiannya. Karena karakteristik struktur molekul silikon, yaitu energi ikatan ikatan Si-O (444J/mol) lebih tinggi dibandingkan ikatan CC (339J/mol), bahan silikon memiliki ketahanan panas yang lebih tinggi dibandingkan senyawa polimer organik pada umumnya.
Penemuan silikon:
Penemuan silikon dapat ditelusuri kembali ke awal abad ke-20. Pada awalnya, para ilmuwan berhasil mensintesis silikon dengan memasukkan gugus organik ke dalam senyawa silikon. Penemuan ini membuka era baru bahan silikon dan meletakkan dasar bagi penerapannya secara luas dalam industri dan sains. Sintesis dan peningkatan silikon telah mencapai kemajuan besar dalam beberapa dekade terakhir, mendorong inovasi dan pengembangan berkelanjutan dari bahan ini.
Silikon umum:
Silikon adalah golongan senyawa polimer yang banyak ditemukan di alam dan sintesis buatan, termasuk berbagai bentuk dan struktur. Berikut ini adalah beberapa contoh silikon yang umum:
Polydimethylsiloxane (PDMS): PDMS adalah elastomer silikon khas, yang biasa ditemukan pada karet silikon. Ini memiliki fleksibilitas yang sangat baik dan stabilitas suhu tinggi, dan banyak digunakan dalam pembuatan produk karet, peralatan medis, pelumas, dll.
Minyak silikon: Minyak silikon adalah senyawa silikon linier dengan tegangan permukaan rendah dan ketahanan suhu tinggi yang baik. Biasa digunakan pada pelumas, produk perawatan kulit, peralatan medis dan bidang lainnya.
Resin Silikon: Resin silikon adalah bahan polimer yang terdiri dari gugus asam silikat dengan ketahanan panas dan sifat isolasi listrik yang sangat baik. Ini banyak digunakan dalam pelapis, perekat, kemasan elektronik, dll.
Karet Silikon: Karet silikon adalah bahan silikon mirip karet dengan ketahanan suhu tinggi, tahan cuaca, isolasi listrik dan sifat lainnya. Ini banyak digunakan dalam cincin penyegel, selongsong pelindung kabel dan bidang lainnya.
Contoh-contoh ini menunjukkan keragaman silikon. Mereka memainkan peran penting dalam berbagai bidang dan memiliki beragam aplikasi mulai dari industri hingga kehidupan sehari-hari. Hal ini juga mencerminkan karakteristik silikon yang beragam sebagai bahan berkinerja tinggi.
Keunggulan Kinerja
Dibandingkan dengan senyawa rantai karbon biasa, organosiloksan (Polydimethylsiloxane, PDMS) memiliki beberapa keunggulan kinerja unik, yang membuatnya menunjukkan kinerja luar biasa dalam banyak aplikasi. Berikut ini adalah beberapa keunggulan kinerja organosiloksan dibandingkan senyawa rantai karbon biasa:
Ketahanan suhu tinggi: Organosiloksan memiliki ketahanan suhu tinggi yang sangat baik. Struktur ikatan silikon-oksigen menjadikan organosiloksan stabil pada suhu tinggi dan tidak mudah terurai, sehingga memberikan keuntungan untuk penerapannya pada lingkungan bersuhu tinggi. Sebaliknya, banyak senyawa rantai karbon umum dapat terurai atau kehilangan kinerjanya pada suhu tinggi.
Ketegangan permukaan rendah: Organosiloksan menunjukkan tegangan permukaan yang rendah, sehingga memiliki keterbasahan dan pelumasan yang baik. Sifat ini membuat minyak silikon (suatu bentuk organosiloksan) banyak digunakan dalam pelumas, produk perawatan kulit, dan peralatan medis.
Fleksibilitas dan elastisitas: Struktur molekul organosiloksan memberikan fleksibilitas dan elastisitas yang baik, menjadikannya pilihan ideal untuk menyiapkan bahan karet dan elastis. Hal ini membuat karet silikon bekerja dengan baik dalam pembuatan cincin penyegel, komponen elastis, dll.
Isolasi listrik: Organosiloxane menunjukkan sifat isolasi listrik yang sangat baik, sehingga banyak digunakan dalam bidang elektronik. Resin silikon (suatu bentuk siloksan) sering digunakan dalam bahan kemasan elektronik untuk memberikan isolasi listrik dan melindungi komponen elektronik.
Biokompatibilitas: Organosiloksan memiliki kompatibilitas tinggi dengan jaringan biologis dan oleh karena itu banyak digunakan dalam peralatan medis dan bidang biomedis. Misalnya, karet silikon sering digunakan untuk pembuatan silikon medis untuk organ buatan, kateter medis, dll.
Stabilitas kimia: Organosiloksan menunjukkan stabilitas kimia yang tinggi dan ketahanan korosi yang baik terhadap banyak bahan kimia. Hal ini memungkinkan penerapannya dalam industri kimia diperluas, seperti untuk penyiapan tangki kimia, pipa dan bahan penyegel.
Secara keseluruhan, organosiloksan memiliki sifat yang lebih beragam dibandingkan senyawa rantai karbon biasa, sehingga memungkinkannya memainkan peran penting dalam banyak bidang seperti pelumasan, penyegelan, medis, dan elektronik.
Metode pembuatan monomer organosilikon
Metode langsung: Sintesis bahan organosilikon dengan mereaksikan silikon secara langsung dengan senyawa organik.
Metode tidak langsung: Mempersiapkan organosilikon melalui perengkahan, polimerisasi dan reaksi senyawa silikon lainnya.
Metode polimerisasi hidrolisis: Siapkan organosilikon dengan polimerisasi hidrolisis silanol atau silan alkohol.
Metode kopolimerisasi gradien: Sintesis bahan organosilikon dengan sifat tertentu melalui kopolimerisasi gradien. 、
Tren pasar organosilikon
Meningkatnya permintaan di bidang teknologi tinggi: Dengan pesatnya perkembangan industri teknologi tinggi, permintaan akan organosilikon dengan sifat yang sangat baik seperti tahan suhu tinggi, tahan korosi dan isolasi listrik semakin meningkat.
Perluasan pasar perangkat medis: Penerapan silikon dalam pembuatan perangkat medis terus berkembang, dan dikombinasikan dengan biokompatibilitas, hal ini membawa kemungkinan baru di bidang perangkat medis.
Pembangunan berkelanjutan: Peningkatan kesadaran lingkungan mendorong penelitian metode persiapan ramah lingkungan dari bahan silikon, seperti silikon yang dapat terbiodegradasi, untuk mencapai pembangunan yang lebih berkelanjutan.
Eksplorasi bidang aplikasi baru: Bidang aplikasi baru terus bermunculan, seperti elektronik fleksibel, perangkat optoelektronik, dll., untuk mendorong inovasi dan perluasan pasar silikon.
Arah dan tantangan pembangunan ke depan
Penelitian dan pengembangan silikon fungsional:Menanggapi kebutuhan berbagai industri, silikon akan lebih memperhatikan pengembangan fungsionalitas di masa depan, seperti pelapis silikon fungsional, termasuk sifat khusus seperti sifat antibakteri dan konduktif.
Penelitian tentang silikon biodegradable:Dengan meningkatnya kesadaran lingkungan, penelitian tentang bahan silikon biodegradable akan menjadi arah pengembangan yang penting.
Penerapan nano silikon: Menggunakan nanoteknologi, penelitian tentang persiapan dan penerapan nanosilikon untuk memperluas penerapannya di bidang teknologi tinggi.
Penghijauan metode persiapan: Untuk metode penyiapan silikon, perhatian lebih akan diberikan pada jalur teknis yang ramah lingkungan dan ramah lingkungan di masa depan untuk mengurangi dampak terhadap lingkungan.
Waktu posting: 15 Juli-2024