了解矽膠材料是如何霸占我們生活中的各(gè)個領域的
發表時間:2018-09-05
生活總是(shì)伴隨著新鮮的人與(yǔ)事物產(chǎn)生不斷(duàn)的(de)新鮮物質,而有機矽膠產品則是時時刻刻都在接觸者我們(men)生活中能(néng)夠的唯一一種(zhǒng)物質品,不管(guǎn)在那個領域以及任何地方和任何人造(zào)物品當中都有它的出現,隨著科(kē)技的發展與研究(jiū)成果,矽(guī)材(cái)料(liào)基本(běn)已經占據了(le)我們的每個種物(wù)質上,隻是(shì)在不經意間你可能無視了它會在哪裏出現!

從(cóng)常見的半(bàn)導體器件到(dào)航空航天領域(yù),從太陽(yáng)能電池到建(jiàn)築(zhù)領域,從人工關節到醫療領域,矽已經滲透到我們生活中的方方(fāng)麵麵,這篇文章我們就來看看矽是如何大行其道的。

矽膠製品
矽(guī)橡膠製品屬於合(hé)成橡膠中的一種,它有固態與液態(tài)矽膠高溫固化(huà)而(ér)成,通常在機(jī)械電子,生活日用,建築航天等等(děng)領域都可以看到它的身影,目(mù)前矽橡(xiàng)膠製品(pǐn)一類作為長期接觸(chù)人體一類產品比較多,比如矽膠墊片,矽膠兒(ér)童玩具,生活廚具等等一類,矽橡膠屬於環保(bǎo)無毒材質,所(suǒ)以對人體無任何危(wēi)害,目前已有很多(duō)行業傳統型產品已(yǐ)被(bèi)矽(guī)橡膠材質所代替!
建築領域
由(yóu)於SiO氣凝膠的納米孔超級絕熱性能,在(zài)建築節(jiē)能領域有著廣泛和極具潛力的(de)應用價值。SiO氣凝膠是一種由納米(mǐ)SiO骨架組成的半透明材料,它的孔隙率高達99%,密度為(wéi)0.05~0.2g/cm3,凝膠尺寸小於(yú)50nm,孔直徑小於分子的平均自由程(chéng),熱導率常溫下為0.03~0.05W/m·K。建築用SiO氣凝(níng)膠(jiāo)應用有氣凝膠節能窗、氣凝膠(jiāo)塗料、氣凝(níng)膠新型板材和屋麵太陽能集熱器(qì)。
氣凝膠節能窗
矽氣凝膠材料有很小的孔結構,比可(kě)見光的波長小很多。在氣凝膠中,約占體積95%~99%的空氣存於比空氣平均自由路徑小的細孔中。由於氣凝膠具有足夠的(de)抗壓強度,能平衡外界氣壓,抽真空的氣凝膠窗就可(kě)以作為透(tòu)明的分隔條使(shǐ)用。
氣凝膠新型板材
采用氣凝膠(jiāo)生產新型絕熱板材是現在國內外研究的重點之一。波士Cabet公司(sī)是一家化學材料公司,開發了一(yī)種新型氣凝膠絕熱板-Nanogel夾芯板,它是一種防潮、防黴、防菌、抗紫外線的完全可循環材料,它不易燃燒且在其生產過程中對臭氧(yǎng)層(céng)無任(rèn)何的破(pò)壞作用。
屋麵(miàn)太陽能集熱(rè)器
隨著納米孔超級絕熱材料生產技術的不斷成熟和生(shēng)產成本的不斷降低,該材料首先應用在家庭及(jí)單位的太陽能熱水器。將納米孔超級(jí)絕熱材料應用於熱水器(qì)的儲水(shuǐ)箱、管道和集熱器,將比現有太陽能熱(rè)水器的集熱效率提(tí)高(gāo)一倍以上,而熱損(sǔn)失下降到現有水平的30%以下(xià)。
醫療領(lǐng)域
自1960年以(yǐ)來,由於矽橡膠的優良性能,特別是優良的生物相容性與生物惰性,使(shǐ)其(qí)在醫療器械領域中得到(dào)了越來越多的應用。在(zài)已有的醫(yī)用矽橡膠應用中,短期(qī)接觸型的(de)醫療器械包括人體導液管(guǎn)、輸液管、喉管、有機矽粘(zhān)結劑和潤滑劑等;長期植入型醫療(liáo)產品包括人工乳房(fáng)、人工關節、麵部植入體等等。
矽油
線性(xìng)聚矽氧烷在一定的分子量範圍內為流動的(de)液態,其粘度隨聚矽(guī)氧烷的分子量的增大而增加,同時側基上官能團的位阻效(xiào)應或(huò)極化效應也對其有很大(dà)影響,使矽油的粘度增加。工業上直(zhí)接(jiē)使用的矽油,不含有反應性基團,側基(jī)多為甲基、苯基、氨基、氟丙基(jī)等,多作為潤(rùn)滑劑(jì)、消泡劑,在各(gè)個領域(yù)均有廣泛應用。
矽凝膠
線性聚(jù)矽氧烷的側基上含有可反應性的基團,在催化劑(jì)和一定條件下,可與交聯(lián)劑(jì)進行反應,交聯後形成柔軟透明的有機矽凝膠。線性聚矽(guī)氧烷上的(de)活性基團包(bāo)括Si-OH,Si-O-Me,Si-O-Et,Si-Vi等,交聯劑為含兩(liǎng)個或兩個以上官能團的矽烷或矽氧烷,催化劑為Sn,Pt、胺等。
有機矽壓敏膠
有機(jī)矽壓敏膠是由高分子量甲基乙(yǐ)烯基聚矽氧烷和矽樹脂(zhī)組成,並加人一(yī)定量溶劑進(jìn)行(háng)稀釋。在使用有機矽壓敏膠時,一般加入過(guò)氧化物或Pt催(cuī)化劑、交聯劑硫化後使用,但在有些場合也在不(bú)硫化時使用。
有機矽彈性體
有機矽彈性體(tǐ)是有機(jī)矽材(cái)料在醫療(liáo)領域(yù)中最廣泛的應用,大(dà)致可分為高溫混煉膠(HCE)、液體矽橡膠(LSR)和室溫硫化矽橡膠(RTV)。其中,高溫混煉膠是由高(gāo)分子量的甲基(jī)乙烯基聚矽氧烷、補強填料和加工助劑混煉而(ér)成。在未硫化前呈橡皮泥狀,加人硫化劑後,在加熱(rè)條件下進行交聯反應,形成三維(wéi)網絡結構的彈性體。
電子器件領(lǐng)域
單晶(jīng)矽
單晶(jīng)矽是一種比較活潑的(de)非(fēi)金屬元素,是晶體材(cái)料的重要組成部分,處(chù)於新材(cái)料發展的前沿。單晶矽主(zhǔ)要用於製作半導體元件,是製造半導體矽器件的原(yuán)料,用於製大功率整流器、大(dà)功率晶體管、二(èr)極管、開關器件等。其後續產品集成電路(lù)和半導體分(fèn)離器件已廣泛應用於各個(gè)領(lǐng)域,在軍(jun1)事(shì)電子設備中也占有重要地位(wèi)。
多晶矽
多晶矽,是單質矽的一種形態。熔融的單質矽在過冷條件下凝固(gù)時,矽原子以金(jīn)剛石晶格形態排列成許多晶核,如這些晶核長(zhǎng)成晶麵取向不同的晶粒,則這些晶粒結合起來,就結晶成多晶矽。
矽晶片
矽(guī)屬於半導體材料,其自身的導電性並不是很好。然而,可以通過添加適當(dāng)的摻雜劑來精確控製它的電阻(zǔ)率。製造(zào)半導體前,必須將矽轉換為晶圓(yuán)片(piàn)(wafer)。這要從矽錠的(de)生長開(kāi)始。單晶矽是原子以三維空間模式周期形成的固(gù)體,這種模式貫穿整個材料。多晶矽是很多具有不(bú)同晶向的小單晶體單獨形(xíng)成的,不能用來做半導體電路。多晶矽必須融化成單晶體,才能加工成半導體應用(yòng)中(zhōng)使用(yòng)的晶圓片。加工矽晶(jīng)片生(shēng)成一個(gè)矽錠要花一周(zhōu)到一個月的時間(jiān),這取決於很多(duō)因素,包括大小、質量和終端用戶(hù)要求。超過75%的單晶矽晶圓片都是通過Czochralski(CZ,也叫提拉法(fǎ))方法生長的。
外延片
外延是半導體工藝當中的一種。在bipolar工藝中,矽片最底層是P型襯底矽(有的加點埋層);然後在襯底上生長一層單晶矽,這(zhè)層單晶矽(guī)稱(chēng)為外延層;再後來在外延層上注入基區、發射區等等。最後基本形成縱向NPN管結(jié)構:外(wài)延層在其中是集電區,外延上麵有基區和(hé)發(fā)射區。外延片就是在(zài)襯底上做好外延層的矽片。
石油工業領域
納米矽材料(liào)具有比表麵(miàn)積大、表麵能(néng)高(gāo)、表麵原子所占比例大等特點,經表麵修飾後,在油田降壓增注(zhù)、三次采油以及水處理中已開始逐(zhú)步應用,顯示出巨大的潛力。
納米矽材料(liào)是21世(shì)紀科研領域的(de)熱點,其組成主要以二氧化矽為主(zhǔ),具有極強的(de)憎水親油能力以及無毒、無(wú)味、無汙染等特性,離(lí)散顆粒尺寸一(yī)般(bān)為(wéi)10~500nm。納米矽(guī)材料具(jù)有顆粒尺寸小、比表麵大、表麵能高、表麵原子所占比例大等(děng)特點,以(yǐ)及小尺寸效應、表(biǎo)麵效應、量子尺寸效應及宏觀量子隧道效(xiào)應等(děng)多種納米效應(yīng),可廣泛應(yīng)用於各個領域(yù),具有廣(guǎng)闊的應用前景和巨大的商(shāng)業價(jià)值(zhí)。
航空航天領(lǐng)域
SiO氣凝(níng)膠改性後(hòu)還可以用作氣體過濾器、化(huà)學催化劑(jì)載體、無害高效殺(shā)蟲劑等。例如,吡啶(dìng)是焦化(huà)廢水中典型(xíng)的難降(jiàng)解有機物,用TiO2/SiO2氣凝膠作為催(cuī)化劑,在紫外光(guāng)照射下可有效(xiào)地降解吡啶。
金屬矽用石油焦
石油焦產品:國產彈丸焦、美國彈(dàn)丸焦、台灣高硫焦、低硫海(hǎi)綿焦、印度彈丸焦、沙特海綿焦等
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