了解矽膠材料是如何霸占我們生活中的各個領域的
生活總(zǒng)是伴隨著(zhe)新鮮(xiān)的人與事(shì)物產生不(bú)斷的新鮮物質,而有機矽膠產品則是時時刻刻都在接觸者我(wǒ)們生活(huó)中能夠的唯一一種物質品,不管在那個領域以及任何(hé)地方和任何人造物(wù)品當中都有它的出現,隨著科技的發展與研究成果,矽材料基本已經占據了(le)我們的每個種物質(zhì)上,隻是(shì)在不經意間你(nǐ)可(kě)能(néng)無視(shì)了它會在哪裏出現!

從常見的半(bàn)導體器件到(dào)航空航天領域,從(cóng)太陽能電池到建築領域,從人工關節到醫療領域,矽已經滲透到我們生活中的方方麵麵,這篇(piān)文章(zhāng)我們就來看看矽是如何大行其道的(de)。

矽(guī)膠製品
矽橡膠製品屬於(yú)合成橡膠中的一種,它有固態與液態矽膠(jiāo)高溫固化而成,通常在機械電子,生活日(rì)用,建築航天等等領域都可以(yǐ)看到它的身影,目前矽橡膠製品(pǐn)一類(lèi)作為長期(qī)接觸人體(tǐ)一類產品比較多,比如矽膠墊片,矽(guī)膠兒童玩(wán)具,生活廚具等等一類,矽橡膠(jiāo)屬於(yú)環保無毒材(cái)質,所以對人體(tǐ)無任何(hé)危害,目前已有很多行業傳統型產(chǎn)品已被矽橡膠材質(zhì)所代替!
建築領域
由於SiO氣凝膠的納(nà)米孔超級絕熱性能,在建築節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SiO骨架組成的半(bàn)透明材(cái)料,它的孔隙率高達99%,密度為0.05~0.2g/cm3,凝(níng)膠尺寸小於50nm,孔直徑小於分子的平均自由程,熱導率常溫下為0.03~0.05W/m·K。建築用SiO氣(qì)凝膠應用有氣凝膠(jiāo)節能窗、氣凝膠塗料(liào)、氣凝膠新型板材和屋麵太陽能集熱器。
氣凝膠節能(néng)窗
矽(guī)氣凝膠材料(liào)有(yǒu)很小的孔結構,比可(kě)見光的波長小很多。在氣凝膠(jiāo)中,約占體(tǐ)積95%~99%的空(kōng)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抗壓強度,能平(píng)衡外界氣壓,抽真空的氣凝膠窗就可以作為(wéi)透明的分隔條使用。
氣凝膠新型板材
采用氣凝膠生產新型絕熱板材是現在國內外研究的重點之一。波士Cabet公司是一家化學材料公司,開發了一種新型氣(qì)凝膠(jiāo)絕熱板-Nanogel夾芯板,它是一種防(fáng)潮、防黴、防(fáng)菌、抗紫外線的完全可循環材料,它不易燃燒且在其生產(chǎn)過程中(zhōng)對臭氧層無任何的破壞作用。
屋麵太陽能集熱器
隨著(zhe)納米孔超級絕熱材料生產(chǎn)技術的不斷成熟和生產成本的不斷降低,該材(cái)料首先應用在家庭及單位的太陽能熱水器。將納米(mǐ)孔超(chāo)級絕熱材料應用於熱(rè)水器的儲水箱、管道和集熱器(qì),將比現有太陽能熱(rè)水器的(de)集熱效率提高一(yī)倍以上,而熱損失下降到現有水平的30%以下。
醫療領域
自1960年以來,由於矽橡膠的優良(liáng)性能,特別是優良(liáng)的生(shēng)物相容性與生物惰性,使其在醫(yī)療器械領域中得到了越(yuè)來越多的應用。在已(yǐ)有(yǒu)的醫用矽橡膠應用中,短期接(jiē)觸型的醫療器械包括人(rén)體導液管、輸液管(guǎn)、喉管、有機矽粘結劑和潤滑劑等;長期植入型醫(yī)療產品包括人工乳房、人工(gōng)關(guān)節、麵部植入(rù)體(tǐ)等等。
矽油
線性聚矽氧烷在一定的分子量範圍內為流動的液態,其粘度隨聚矽氧烷的分子量的增大而增加,同時側基上官能團的位(wèi)阻(zǔ)效應或極化效(xiào)應也對其有很大影響,使矽油(yóu)的粘度增加。工業上直接使用的矽油,不含有反應性基團,側基多為甲基、苯基、氨基、氟丙(bǐng)基等,多作為潤滑劑(jì)、消泡劑,在各(gè)個領域均有廣泛應用。
矽凝膠
線性聚矽氧烷的側基上含有可反(fǎn)應(yīng)性的基團,在催化劑和一定條件下,可與交聯劑進行(háng)反應,交聯後(hòu)形成柔軟透明的(de)有機矽凝(níng)膠。線性(xìng)聚(jù)矽氧烷上的(de)活性基團包括(kuò)Si-OH,Si-O-Me,Si-O-Et,Si-Vi等,交聯劑為含兩個或兩個以上官能(néng)團的矽烷(wán)或矽氧烷,催化劑為Sn,Pt、胺等。
有機矽壓敏膠
有機矽壓敏膠是由高(gāo)分子量(liàng)甲基乙烯基聚矽(guī)氧烷和矽樹脂組成,並加(jiā)人一定量溶劑進行稀釋。在使用有機矽壓敏膠時,一般(bān)加入過氧化物或Pt催化劑、交聯劑(jì)硫化後使用,但在有些場合也在不硫化時使用。
有機矽彈性體
有機矽彈性體是有機矽材料在醫療領域中最廣泛的應用,大致可分為高溫混煉膠(HCE)、液體矽橡膠(LSR)和室溫(wēn)硫化矽橡膠(RTV)。其中,高溫混煉膠是由高分子量的甲基乙烯基聚矽氧烷、補強填(tián)料(liào)和加工(gōng)助劑混煉而成。在未硫化前呈(chéng)橡皮泥狀,加人硫化(huà)劑後,在加熱條件下進行交聯反應,形成三維網絡結構的彈性體。
電子器件領域
單晶矽
單晶矽(guī)是(shì)一種比較活潑的非金屬元素,是晶體材料的重要組成部分,處於新材(cái)料發展的前沿。單晶矽主要用於製作半導體元件,是製造半導體矽器件的原料,用於製大功率整(zhěng)流器、大功率晶體管、二極管、開關器件等。其後續產品集成電路(lù)和半導體分離器件已廣泛應用於各個領域,在軍事電子設備中(zhōng)也占有重(chóng)要地位。
多晶矽
多晶矽,是單質矽的一(yī)種形態。熔融的單(dān)質矽在過冷條件下凝固時,矽原子以金剛石晶格形態排列成許多晶(jīng)核,如這些晶核長成(chéng)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
矽屬(shǔ)於半導體材料,其自身(shēn)的導電性(xìng)並不是很好。然而,可以通過添加適當的摻雜劑來精確控製它的電阻率。製造半導體前,必須將矽轉換為晶(jīng)圓片(wafer)。這要從矽錠的生長開(kāi)始。單晶矽是原子以三維空間模式周期形成的固體,這(zhè)種模式貫穿整個材料。多晶(jīng)矽是很多具有不同晶向的小單晶體單獨形成的,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中使(shǐ)用的(de)晶圓片。加工矽晶片生成一個矽錠要花一周到一個月的時(shí)間,這取決於很多因素,包括大小、質量和終端用戶要求。超過75%的單晶矽晶圓片都是通過Czochralski(CZ,也叫提拉法)方法生長(zhǎng)的。
外延片
外延是(shì)半(bàn)導體(tǐ)工藝(yì)當中的一種。在bipolar工藝中,矽片最底層是P型襯底矽(guī)(有的加點埋層);然後在襯底上生長一層單晶(jīng)矽,這層單晶矽稱為外延層;再後來在(zài)外延層上(shàng)注入基區(qū)、發(fā)射區等等。最後基(jī)本形成(chéng)縱向(xiàng)NPN管結構:外延層在其(qí)中是集(jí)電區,外延上麵有基區和發射區。外延片就是在襯底上做好外延層的矽片。
石油工業(yè)領域(yù)
納米矽材料具有比表麵積大、表麵能(néng)高(gāo)、表麵原(yuán)子所占比例大等(děng)特點,經表麵修飾後,在油田(tián)降壓增(zēng)注、三次采油以及水處理中已開始逐步(bù)應用(yòng),顯示出巨大的潛力。
納米矽材料是21世(shì)紀科研領域的熱點,其組成主要以二氧化矽為(wéi)主(zhǔ),具有極強的憎水親油能力以(yǐ)及無毒、無味、無汙染等(děng)特性,離散顆粒尺寸一般為10~500nm。納米矽材(cái)料具(jù)有顆粒尺寸小、比表麵大、表麵能高、表(biǎo)麵(miàn)原子所占比例大等特點,以及小尺寸效應、表麵(miàn)效應、量子尺寸效應及宏(hóng)觀量子隧道效應等多種納米效應,可廣泛應用(yòng)於各個領(lǐng)域,具有廣闊的應用前(qián)景和巨(jù)大的商業價值。
航空航天領域
SiO氣凝膠改性後還可以用作氣體過濾器、化學催化劑載體、無害高效殺蟲劑等。例如,吡啶是焦化廢水中(zhōng)典型的難降解有機物,用TiO2/SiO2氣凝膠作為催化劑,在紫(zǐ)外光照射下可有效地降解吡啶。
金屬矽用石油焦
石油焦產品:國產彈丸焦、美國彈丸焦、台灣高硫焦、低(dī)硫海綿焦、印度彈丸焦、沙特海綿焦等
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