מדוע ניתן להשתמש בסיליקון נוזלי באופן נרחב בתחומים שונים?

1. הצגת גומי סיליקון נוזלי עם יציקה נוספת

גומי סיליקון נוזלי עם יציקה נוספת מורכב מפוליסילוקסאן ויניל כפילימר בסיסי, פוליסילוקסאן עם קשר Si-H כחומר קישור צולב, בנוכחות זרז פלטינה, בטמפרטורת החדר או חימום תחת גיפור צולב של סוג של חומרי סיליקון. בשונה מגומי סיליקון נוזלי מרוכז, תהליך גיפור סיליקון נוזלי אינו מייצר תוצרי לוואי, הצטמקות קטנה, גיפור עמוק ואין קורוזיה של חומר המגע. יש לו יתרונות של טווח טמפרטורות רחב, עמידות כימית מעולה ועמידות בפני מזג אוויר, והוא יכול להידבק בקלות למשטחים שונים. לכן, בהשוואה לסיליקון נוזלי מרוכז, פיתוח יציקת סיליקון נוזלי מהיר יותר. כיום, הוא נמצא בשימוש נרחב יותר ויותר במכשירים אלקטרוניים, מכונות, בנייה, רפואה, רכב ותחומים אחרים.

2. רכיבים עיקריים

פולימר בסיסי

שני הפוליסילוקסנים הליניאריים הבאים המכילים ויניל משמשים כבסיס לפולימרים להוספת סיליקון נוזלי. פיזור המשקל המולקולרי שלהם רחב, בדרך כלל מאלפים עד 100,000-200,000. הפולימר הבסיסי הנפוץ ביותר להוספת סיליקון נוזלי הוא α,ω-דיווינילפולידימתיל סילוקסאן. נמצא כי המשקל המולקולרי ותכולת הוויניל של פולימרים בסיסיים יכולים לשנות את תכונות הסיליקון הנוזלי.

סוכן קישור צולב

חומר הקישור הצולב המשמש להוספת סיליקון נוזלי לעיצוב הוא פוליסילוקסן אורגני המכיל יותר מ-3 קשרי Si-H במולקולה, כגון מתיל-הידרופוליסילוקסן לינארי המכיל קבוצת Si-H, מתיל-הידרופוליסילוקסן טבעתי ושרף MQ המכיל קבוצת Si-H. הנפוצים ביותר הם מתיל-הידרופוליסילוקסן לינארי בעלי המבנה הבא. נמצא כי ניתן לשנות את התכונות המכניות של סיליקה ג'ל על ידי שינוי תכולת המימן או המבנה של חומר הקישור הצולב. נמצא כי תכולת המימן של חומר הקישור הצולב פרופורציונלית לחוזק המתיחה ולקשיות של סיליקה ג'ל. גו ג'ואו-ג'יאנג ועמיתיו השיגו שמן סיליקון המכיל מימן בעל מבנה שונה, משקל מולקולרי שונה ותכולת מימן שונה על ידי שינוי תהליך הסינתזה והנוסחה, והשתמשו בו כחומר קישור צולב לסינתזה והוספת סיליקון נוזלי.

זָרָז

על מנת לשפר את היעילות הקטליטית של זרזים, הוכנו קומפלקסים של פלטינה-ויניל סילוקסאן, קומפלקסים של פלטינה-אלקין וקומפלקסים של פלטינה שעברו שינוי בחנקן. בנוסף לסוג הזרז, כמות מוצרי הסיליקון הנוזלי תשפיע גם היא על הביצועים. נמצא כי הגדלת ריכוז זרז הפלטינה יכולה לקדם את תגובת הקישור הצולב בין קבוצות מתיל ולעכב את הפירוק של השרשרת הראשית.

כפי שצוין לעיל, מנגנון הגיפור של סיליקון נוזלי תוסף מסורתי הוא תגובת הידרוסילילציה בין הפולימר הבסיסי המכיל ויניל לבין הפולימר המכיל קשר הידרוסילילציה. יציקת סיליקון נוזלי תוסף מסורתית דורשת בדרך כלל תבנית קשיחה לייצור המוצר הסופי, אך לטכנולוגיית ייצור מסורתית זו יש חסרונות של עלות גבוהה, זמן רב וכן הלאה. מוצרים לרוב אינם ניתנים ליישום במוצרים אלקטרוניים. החוקרים מצאו כי ניתן להכין סדרה של סיליקות בעלות תכונות מעולות באמצעות טכניקות ריפוי חדשניות המשתמשות בסיליקות נוזליות בעלות קשר כפול מרקפטן. התכונות המכניות המצוינות שלה, יציבות תרמית והעברת אור יכולות להפוך אותה ליישום בתחומים חדשים נוספים. בהתבסס על תגובת קשר מרקפטו-אן בין פוליסילוקסן פונקציונלי מרקפטן מסועף לפוליסילוקסן עם קצה ויניל בעל משקל מולקולרי שונה, הוכנו אלסטומרים של סיליקון בעלי קשיות ותכונות מכניות מתכווננות. אלסטומרים מודפסים מציגים רזולוציית הדפסה גבוהה ותכונות מכניות מצוינות. קצב ההתארכות בשבירה של אלסטומרי סיליקון יכול להגיע ל-1400%, נתון גבוה בהרבה מאלסטומרי סיליקון המתקשים באולטרה סגול שדווחו, ואף גבוה יותר מאלסטומרי הסיליקון המתקשים תרמית הנמתחים ביותר. לאחר מכן, אלסטומרי סיליקון מתוחים במיוחד יושמו על הידרוג'לים מסוממים בננו-צינוריות פחמן כדי להכין מכשירים אלקטרוניים מתוחים. לסיליקון הניתן להדפסה ולעיבוד יש אפשרויות יישום רחבות ברובוטים רכים, מפעילים גמישים, שתלים רפואיים ותחומים אחרים.