了解矽膠材料是如何霸占我們(men)生活(huó)中(zhōng)的各個領域(yù)的
發表時間:2018-09-05
生(shēng)活總是伴隨著新鮮的(de)人與事物產生不斷(duàn)的新鮮(xiān)物質,而(ér)有機矽膠產品則是時時刻刻都在接觸者我們生活中能夠的唯一一種(zhǒng)物(wù)質品,不管在那個領域以及任何地方和任何人造(zào)物品當中都有(yǒu)它的出現,隨著科技的發展與研究成果,矽材料基本已經(jīng)占據了我(wǒ)們的每個種物質上,隻是在不經意間你(nǐ)可能(néng)無視(shì)了它會在哪(nǎ)裏(lǐ)出現!

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

矽膠製品
矽橡(xiàng)膠製品屬於合成橡膠(jiāo)中的一種,它有固態與液態(tài)矽膠高(gāo)溫固化而(ér)成,通常在機械電子,生活日用,建築航天等等領域(yù)都(dōu)可以看(kàn)到它的身影,目前矽橡膠製品一類作為長期接觸人體一類產品比較多,比如矽膠墊片,矽膠兒童玩具(jù),生活廚具等等一類,矽橡膠屬於環保無毒材質(zhì),所以對人(rén)體無任(rèn)何危害,目前(qián)已有很多行業傳統型產品已被矽橡膠材質所代替!
建築領域
由(yóu)於SiO氣凝膠的納米孔超級絕熱性能(néng),在(zài)建築節能領域有著廣泛和極具潛力的應用價值。SiO氣凝膠是一種由納米(mǐ)SiO骨架組成的半透明材(cái)料,它的孔隙率高達(dá)99%,密度為0.05~0.2g/cm3,凝膠尺(chǐ)寸小於50nm,孔直徑小於(yú)分子的(de)平均自(zì)由程(chéng),熱導率常溫下為(wéi)0.03~0.05W/m·K。建築用(yòng)SiO氣凝(níng)膠(jiāo)應(yīng)用有氣凝膠節能(néng)窗、氣凝膠塗料、氣凝膠新型板材和屋麵太陽能集熱(rè)器。
氣(qì)凝膠節能窗
矽氣凝膠(jiāo)材料(liào)有很小的孔結構,比可見光的波長小很多。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(kǒng)中。由於氣凝膠具有足夠的抗壓強度,能平衡外界氣壓,抽真空的氣凝膠窗就可以作為透明的分隔條使用。
氣凝膠新(xīn)型板材
采用氣凝膠生產(chǎn)新型(xíng)絕熱板材是現在國內外研(yán)究的(de)重點之一。波(bō)士Cabet公司是一家化學(xué)材料公司,開發了一種新(xīn)型氣凝(níng)膠絕熱板-Nanogel夾芯板,它是一種防(fáng)潮(cháo)、防黴、防菌、抗(kàng)紫外線(xiàn)的完全可循環材料,它不易燃燒且在其生產過程中對臭氧層無任(rèn)何的破(pò)壞(huài)作用。
屋麵太陽能集熱器
隨著納米孔超級絕熱材(cái)料生(shēng)產技術的不斷成熟和生產成本的不斷降低,該材料首先應用在家庭及單位的太陽能熱水器。將納(nà)米孔超級絕熱(rè)材料應用於(yú)熱水器的儲水箱、管道和(hé)集(jí)熱器,將比現有太(tài)陽(yáng)能熱水器的集熱效率提高一倍以上,而熱損失下降到現有水平的30%以下。
醫療領域
自(zì)1960年以來,由於矽橡(xiàng)膠的優良性能,特別是優良的生物相容性與生(shēng)物(wù)惰性,使其在醫療器械領域中得到了越來越(yuè)多的應用。在已有的醫用(yòng)矽橡膠應用中,短期接觸型的醫療器械包括人體導液管、輸液管、喉管、有機矽粘結劑和潤滑(huá)劑(jì)等;長期植入型(xíng)醫療產品包括人(rén)工乳房、人工關節、麵部植入體等等。
矽油(yóu)
線性聚矽氧烷在一(yī)定的分子量範圍內為流(liú)動的液態,其粘度(dù)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阻效應或極化效應也對其有很大(dà)影(yǐng)響,使矽油的粘度增加(jiā)。工業上直接使用的矽油,不含有反應性基團,側基(jī)多為甲基、苯(běn)基、氨基、氟丙基等,多作為潤滑劑、消(xiāo)泡劑,在各個領域(yù)均有廣泛應用。
矽凝膠
線性聚(jù)矽氧(yǎng)烷的(de)側基上含有可反應性的基團,在催化劑和一定條件下,可與交聯劑進行反應(yīng),交聯後(hòu)形成柔軟透明的有機矽凝膠。線性聚矽氧烷上的活性基(jī)團包括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(guī)烷或矽(guī)氧烷,催化劑為Sn,Pt、胺等。
有機(jī)矽壓敏膠
有機矽壓敏膠是由高(gāo)分子量甲基乙烯基聚矽氧烷和矽樹脂組成,並加人一定量溶劑進行(háng)稀釋。在使用(yòng)有機矽壓敏膠時,一般加入過氧化(huà)物或Pt催化劑、交聯劑硫化後使用,但在有些場合也在不硫化時(shí)使用。
有機矽(guī)彈性體
有機矽彈性體是有機矽材料在醫療領域(yù)中最廣泛的應用,大致可分(fèn)為高(gāo)溫混煉膠(HCE)、液體矽(guī)橡膠(LSR)和室溫硫化矽橡膠(RTV)。其(qí)中,高溫混煉膠是由高分子量的甲基乙烯基聚矽氧烷、補強(qiáng)填料和加工助劑混煉而成。在未(wèi)硫化前呈橡皮泥狀,加人硫化劑後,在加熱條件下(xià)進行交聯反(fǎn)應,形成三維網絡結構的彈性體。
電(diàn)子(zǐ)器件領域
單晶(jīng)矽
單晶矽是一種比較活潑的非金屬元素,是晶體材料的重要組成部分,處於新材料發展的前沿。單晶矽主(zhǔ)要(yào)用(yòng)於製作半導體元件,是製造半導體矽器件的原料,用於製大(dà)功率整流器、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(gè)領域,在軍事電(diàn)子設備中也(yě)占有重(chóng)要地(dì)位。
多晶矽
多晶矽,是單質矽的一(yī)種形態。熔融的單質矽在過冷條件下凝固時,矽原子以金剛石晶格形態排(pái)列成(chéng)許多晶核,如這些晶核長成晶麵取向(xiàng)不同的晶粒(lì),則這些晶粒結合起來(lái),就結晶成(chéng)多晶矽。
矽晶片
矽屬於半導體材料,其自身的導電性並不是很好。然而,可以通過添加適當的(de)摻雜劑來精確控製它的電阻率。製造半導體前,必須(xū)將矽轉換為晶圓片(wafer)。這要從矽錠的生長開始。單(dān)晶矽是原子以三維空間模式周期形成的固體(tǐ),這種模式貫穿整個材料。多晶矽是很多具有不同晶向的小單晶體(tǐ)單獨形成的,不能用(yòng)來做半導體電路。多晶矽(guī)必須融(róng)化成(chéng)單晶體,才能加工成半導體應用中使用的晶(jīng)圓片。加工矽(guī)晶片生成一個矽錠要花一周到一個月的(de)時間,這取決(jué)於很多因素,包括大小、質量和終端用戶要(yào)求。超過75%的(de)單晶矽晶圓(yuán)片都是通過Czochralski(CZ,也叫提拉法)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(shì)P型襯底矽(有的加點埋層);然後在襯底上生長(zhǎng)一層單晶矽,這層單晶矽稱為外延層;再後來在外延(yán)層(céng)上注(zhù)入基區、發射區(qū)等等。最後基(jī)本形成縱向NPN管結構:外延(yán)層在其中是(shì)集電(diàn)區,外(wài)延上(shàng)麵有基區和發射區。外延片就是在襯底上做好外(wài)延層的矽片。
石油工業領域
納米矽材料具有比表麵積大、表麵能高、表麵原子所占(zhàn)比(bǐ)例大等特(tè)點(diǎn),經表麵修飾後,在油田降(jiàng)壓(yā)增注、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(shì)21世紀科研領域的熱點,其組成主要以(yǐ)二氧化矽為主,具有極強的憎水親油(yóu)能力以及無毒、無味、無汙染等特性,離散顆粒尺寸(cùn)一(yī)般為10~500nm。納米矽材料具有顆粒尺寸小、比(bǐ)表麵大、表麵能高(gāo)、表麵原子所占比例大等特點,以及小尺寸效應、表麵效應、量子尺寸效應及宏觀量子隧道效應等多種納米效應,可廣泛應用於各個領域,具有廣闊的應用前景(jǐng)和巨大的商業價值。
航空航天領域
SiO氣凝(níng)膠改(gǎi)性後還可以(yǐ)用作氣體過濾器(qì)、化學催(cuī)化劑載體、無害高效殺蟲劑等。例如,吡啶是焦化廢水中典型的難降解有機(jī)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(liú)焦、低硫海綿焦、印度(dù)彈丸焦、沙特海綿焦等
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