سیلیکون و هر آنچه باید راجع به آن بدانیم:

سیلیکون و هر آنچه باید راجع به ...
  • نام نویسنده :فراز میهن خواه
  • تاریخ انتشار :30 فروردین 1400
پلیمر سیلیکونی

سیلیکون و هر آنچه باید راجع به آن بدانیم:

سیلیکون چیست؟

نام سیلیکون از کلمه لاتین silex یا silicis به معنای سنگ سخت یا سنگ گرفته شده است. سیلیکون آمورف برای اولین بار در سال 1824 توسط شیمیدان سوئدی یوناس یاکوب برزلیوس جداسازی و به عنوان پایه توصیف شد. سیلیکون ناخالص در واقع در سال 1811 کشف شد. عنصر کریستالی تا سال 1854 که به عنوان محصول الکترولیز به دست آمد، تهیه نشد. با این حال، سیلیکون کریستالی شکل سنگ برای مصریان قبل از سلسله، که از آن در مهره ها و گلدان های کوچک استفاده می کردند.

در واقع سیلیکون خالص بسیار واکنش پذیر است به حدی که در طبیعت نمی توان آن را یافت، اما تقریباً درسنگ ها و همچنین در ماسه، خاک رس، یا با اکسیژن مانند سیلیس (SiO2، دی اکسید سیلیکون) یا با اکسیژن و غیره یافت می شود. عناصر. (مانند آلومینیوم، منیزیم، کلسیم، سدیم، پتاسیم و آهن) به شکل سیلیکات. شکل اکسید شده مانند دی اکسید سیلیکون و سیلیکات ها به طور خاص نیز در پوسته زمین رایج است و جزء مهمی از گوشته زمین است. ترکیبات آن همچنین در تمام آب های طبیعی، در جو (مانند غبار سیلیس)، در بسیاری از گیاهان و اسکلت ها، در بافت ها و مایعات بدن برخی از حیوانات یافت می شود.

سیلیکون یک عنصر شیمیایی است. نماد آن در عبارات فرمول شیمیایی «Si» است. سیلیکون در ماسه و شیشه وجود دارد و شناخته شده ترین ماده نیمه هادی در قطعات الکترونیکی است. برای مثال در انواع کابل سیلیکونی استفاده می‎شود. عدد اتمی آن 14 است. در حالت خالص، سیلیکون ماده ای فلز مانند است که ظاهر و وزن آن تا حدودی شبیه آلومینیوم است. سیلیکون در حالت طبیعی خود با عناصر دیگر به شکل ترکیبات پیوند خورده است. این ماده در پوسته زمین فراوان است.

همچنین بخوانید: کابل اعلام و اطفاء حریق

سیلیکون چیست

سیلیکون الکتریسیته را تا حدی هدایت می‌کند که بستگی به میزان اضافه شدن ناخالصی ها دارد. افزودن ناخالصی‌ها به سیلیکون یا هر ماده نیمه هادی را آلایش یا دوپینگ می‌گویند. در این صورت در انواع کابل‌ها مانند کابل نسوز سیلیکونی استفاده می‌شود.

سیلیکون نه فلز است و نه غیرفلز. سیلیکون یک متالوئید است، عنصری که جایی بین این دو قرار می‌گیرد. مقوله متالوئید چیزی شبیه به یک منطقه خاکستری است، بدون تعریف مشخصی از آنچه که مناسب است، اما متالوئیدها به طور کلی دارای خواص فلزات و غیر فلزات هستند. آنها فلزی به نظر می‌رسند، اما الکتریسیته را فقط در حد متوسط خوب هدایت می‌کنند. سیلیکون یک نیمه هادی است، به این معنی که الکتریسیته را هدایت می‌کند. با این حال، برخلاف فلز معمولی، سیلیکون در رسانایی الکتریسیته با افزایش دما بهتر می‌شود (فلزات در دمای بالاتر در رسانایی بدتر می‌شوند). به همین دلیل در کابل نسوز سیلیکونی کاربرد دارد.

کابل سیلیکونی

انواع کابل سیلیکونی  با مقاومت در برابر دمای بالا تا +250 درجه سانتیگراد همراه با انعطاف پذیری دائمی هستند. به دلیل ساختار مولکولی متقاطع، انواع کابل سیلیکونی حتی زمانی که در معرض دما قرار می‌گیرند به شکل اولیه خود باقی می‌مانند.

انواع کابل سیلیکونی بر پایه سیلیسیم فاقد هالوژن هستند که با آن می‌توان عملکرد خود را در مواقع آتش سوزی حفظ کرد. کابل های سیلیکونی مقاوم در برابر حرارت، به عنوان مثال، در کارخانه‌های متالورژی و کارخانه‌های فولادسازی برای سیم کشی داخلی چراغ ها یا در پردازش شیشه و سرامیک استفاده می‌شود.

سیم سیلیکونی برای چه مواردی استفاده می‌شود؟

سیلیکون بسیار مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش و بسیار مقاوم در برابر مواد شیمیایی است. یکی دیگر از ویژگی های کلیدی سیلیکون این است که بسیار انعطاف پذیر است. سیلیکون یک ماده بسیار نرم است و بنابراین چندان بادوام نیست. کاربردهای معمول سیلیکون سیم کشی خودرو، سیم کشی هوافضا و سیستم های گرمایشی است.

 

انواع کابل سیلیکونی برای کاربردهای مختلف مناسب هستند. از کابل مقاوم در برابر حریق و حرارت گرفته تا کابل‌های روکش دار با محافظ مکانیکی و… را شامل می‌شود. بنابراین، کابل سیلیکونی را می‌توان به عنوان مثال در صنایع زیر استفاده کرد: کارخانه های کوره ، وسایل گرمایشی، فولادسازی، سولاریوم، تهویه مطبوع، مهندسی موتور الکترونیک و تحت شرایط خاص در صنایع غذایی و پزشکی. کابل‌های سیلیکونی در هر کجا که استفاده می‌شوند یک ویژگی مشترک دارند: مقاومت فوق‌العاده در برابر تغییرات دمایی زیاد.

کاربرد کابل های سیلیکونی چیست؟

کابل های سیلیکون کاربردهای مختلفی دارندبرای مثال از کابل های احتراق گرفته تا کابل های روکش دار با محافظ مکانیکی و کابل هایی با محافظ در برابر شعله. در زمینه های متفاوتی می توان از کابل های سیلیکونی استفاده کرد برای مثال: وسایل گرمایشی، ذوب، فولادسازی، کارخانه های نورد گرم، روشنایی، در کشتی ها و هواپیماها، کارخانه های سیمان، شیشه و سرامیک، نانوایی ها، نفت. مشعل، سولاریوم، سونا، کولر، تهویه مطبوع… علت این محبوبیت و قابل اطمینان بودن یک ویژگی می باشد: مقاومت فوق‌العاده در برابر گرما و سرما.

همچنین بخوانید: کابل فشار قوی سیلیکونی

سیلیکون چیست

کابل نسوز سیلیکونی

نقش کابل‌ها در صنایع و در مورد ایمنی در حال افزایش است. در صورت وقوع آتش سوزی، ارتقای ایمنی افراد و کالاها از محورهای اساسی تحقیقات در بسیاری از زمینه‌ها و به ویژه در حوزه کابل است. کابل نسوز سیلیکونی می‌تواند این نیازهای ایمنی را برآورده کند.
 
کابل نسوز سیلیکونی کابل‌های خاصی هستند.  در ساختمان‌های مرتفع، مناطق پرجمعیت و بحرانی مانند: هتل‌ها، ادارات، بیمارستان‌ها، مدارس، ساختمان‌های تفریحی (سینما، تئاتر…)، زیرزمینی و تونل‌ها، کارخانه‌های صنعتی و… استفاده می‌شوند. کابل نسوز سیلیکونی به جلوگیری از آتش سوزی کمک می‌کنند. این کابل‌ها با استفاده در آلارم‌ها، چراغ‌های خروج اضطراری و سایر سیستم‌های پشتیبان برقی نجات‌دهنده که در مواقع اضطراری با دادن زمان بیشتری به افراد برای خروج از ساختمان یا سیستم حمل‌ونقل کار می‌کنند.
 
لاستیک سیلیکونی یک ماده انتخابی برای عایق کاری کابل‌ها است که باید تحت شرایط شدید مانند آتش سوزی جریان الکتریکی را هدایت کند. به خاطر همین کابل نسوز سیلیکونی ساخته شده است تا است نیاز را برطرف کند.
 

مزایای کابل نسوز سیلیکونی

  1. کابل نسوز سیلیکونی ایمنی و امنیت را بهبود می‌بخشد
  2. مقاومت بالا در برابر آتش: کابل نسوز سیلیکونی به طور خاص برای حفظ یکپارچگی مدار در صورت آتش‌سوزی فرموله شده‌اند.
  3. غیر سمی بودن گاز باقیمانده: سیلیکون بدون هالوژن است و هیچ عنصر سمی مانند برم، ید، کلر یا فلوئور ندارد.
  4. کابل نسوز سیلیکونی عمر محصول را افزایش می‌دهند
  5. خاصیت مکانیکی خوب: انعطاف پذیری، مقاومت در برابر فشار، استحکام پارگی بالا
  6. مقاومت در برابر محیط: مقاومت فوق العاده در برابر عوامل پیری طبیعی (اشعه ماوراء بنفش، ازن، مه نمکی …)، آب گریزی، مقاومت در برابر آلودگی
  7. پایداری حرارتی گسترده: از -50 درجه تا 300 درجه
  8. خواص دی الکتریک بسیار خوب: ضریب تلفات دی الکتریک کم

کابل فشار قوی سیلیکونی

 یک کابل احتراق سیلیکونی با ولتاژ بالا است که بدون هالوژن و مقاوم در برابر حرارت است. کاربرد کابل های جرقه زنی در دماهای محیطی بالا و بسیار ناپایدار در صنایع لامپ و روشنایی است، به عنوان مثال. برای پروژکتورهای نورافکن یا لامپ های صنعتی در مهندسی گرمایش الکتریکی، در فناوری های حرارتی و فرآیندی، و در صنایع تبرید و تهویه مطبوع.
 یک راه حل عالی برای اتصال تجهیزات تست ولتاژ بالا به انواع مختلف اشیاء آزمایشی است. کابل فشار قوی سیلیکونی به عنوان بخشی از تجهیزات (تست کابل، سیستم‌های تست کابل موبایل و سیستم‌های خطا مکان یابی، سیستم‌های قابل حمل تست ولتاژ بالا و غیره) عرضه می‌شوند.
 
کابل فشار قوی سیلیکونی ما سبک وزن هستند و در برابر مواد شیمیایی مقاومت خوبی دارند و در برابر اشعه ماوراء بنفش مقاومت بالایی دارند.
 
انواع مختلف کابل فشار قوی سیلیکونی برای سیم‌کشی داخلی تلویزیون‌های مبتنی بر CRT، دستگاه، اجاق‌های الکترونیکی، دستگاه کپی، ساخت کارخانه، ابزارسازی و غیره مناسب هستند.
 
انواع کابل‌ سیلیکونی دارای شعاع خمش بالایی هستند که امکان نصب آسان و حداکثر درجه حرارت تا 200 درجه سانتیگراد را فراهم می‌کند. مقاومت آنها در برابر رطوبت، تشعشع، اشعه ماوراء بنفش و خوردگی، آنها را برای کاربردهای مختلف مناسب می‌کند.

مواد تشکیل دهنده سیلیکون ها چیست؟

پلیمر سیلیکون چیست؟

پلیمر ها در حالت کلی از ترکیب واحد هایی تشکیل می شود که این واحد ها در طول این زنجیره تکرار می شوند که روش های متفاوتی برای آن ذکر شده است که پلیمر سیلیکون از روش پلیمرازیسیون حلقه باز به وجود می آید تا مولکولی جدید را در طی این ترکیب فراهم آورد.

 

فرمول سیلیکون چیست؟

سیلیکان ها (Silicone) از واکنش کلروسیلانها با آب به دست می آید که در واقع سیلیکان یک عنصر شیمیایی غیر فلزی می باشد که در ساخت مدارات مجتمع و سلول های خورشیدی و…به کار میرود.سیلیکان ها دارای نماد شیمیای Si و با عدد اتمی 14 که به طور گسترده در شن و خاک رس یافت می شود.بعد از اکسیژن سیلیکان ها فراوان ترین عنصر در سطح پوسته ی زمین می باشند که 25.8 درصد وزن و مهمترین ماده ی معدنی به شمار می رود. باید دانست سیلیکون در طیبعت به فرم اکسید شده به عنوان ترکیب سیلیکون دی اکسید و سیلیکات یافت می شود.

سیلا ن ها:

ترکیبی است با نماد SiH4 که در واقع گازی است بی رنگ و قابل شعله ور شدن همرا با بویی زننده که این ماده بسیار شبیه به استیک اسید می باشد که از این ماده به عنوان مواد تشکیل دهنده سیلیکون می توان نام برد که اغلب کاربردی عملی دارند.

 

سیلان

sih4-silane

لاستیک سیلیکون:

برای ساختن لاستیک خام سیلیکون و تبدیل آن به یک محصول که دارای پایداری مکانیکی بالایی می باشد نیاز به یک کراس لینک داریم و به همین دلیل از پراکسید یا سیستم کاتالیزور پلاتین استفاده می کنیم زیرا پلاتین کمترین واکنش پذیری را در بین تمامی فلزات دارد و همچنین مقاومت بسیار بالایی نسبت به خوردگی دارد و در محیط هایی با درجه دمایی بالا ویژگی خود را حفظ کرده و می توان از خاصیت کاتالیزوری بالای آن استفاده کرد.

 

سیلیکون

Silicone-rubber

کاتالیزورها:

مواد شیمیایی هستند که در فرایند های شیمیایی باعث افزایش سرعت واکنش می شوند.

لاستیک سیلیکون معمولا دارای سیلیس پروژنیک می باشد که به عنوان فیلر از آن می توان استفاده کرد.سیلیس پروژنیک ساختار بسیار شبیه به پلیمر دارد که هر دو متشکل از عناصر Si و O هستند که منحصر به خواص بسیار جالب سیلیکون می باشد.

 

خواص سیلیکون چیست؟

  • دمای کاری از   250c   -60c+
  • دمای خاص از   300c   -110c+
  • قابلیت فشرده سازی عالی.
  • بی بو و بی مزه و بی رنگ.
  • میتوان به عنوان رنگدانه از آن استفاده کرد.
  • طول عمر بالا.
  • شفافیت و وضوح بالا.
  • توانایی بالا در استرلیزه شدن.
  • مقاوم در برابر (آب ، رطوبت ، صدا ، برودت و حرارت).
  • انعطاف پذیری بالا.
  • آنتی باکتریال (ضد قارچ).
  • زیست سازگاری مناسب با محیط (سیلیکون ها بهترین سازگاری محیطی را دارند که در برابر آب که عنصر قالب در سرتا سر کره ی زمین می باشد.اکسیده می شود).
  • مقاوم در برابر روغن.
  • مقاومت تابشی بالایی دارد (مقاوم در برابر نور خورشید و اشعه ی پرتو گاما و ماوراء بنفش و…)
  • می توان از آن به عنوان چسب استفاده کرد.

از دیگر خواص لاستیک سیلیکون میتوان به راحتی آن را پردازش کرد و مورد استفاده قرار داد و از آن می توان به عنوان یک نیمه هادی در عایق الکتریکی استفاده کرد.

ویژگی مکانیکی سیلیکون:

  • سختی یا Hardness لاستیک های سیلیکون از 3 تا 90 می باشد.
  • بسته به نوع ترکیب دارای Tensile از 5 تا 11 و Elongation100%
  • و مقاومت در برابر انعطاف پذیری از 30- تا 70+ درصد
  • و همینطور میزان Tear آن از 5 تا 55 بسته به ترکیب مورد استفاده متغیر می باشد.

لاستیک سیلیکون نوعی الاستومر(قابل انعطاف پذیر) می باشد الاستومر ها به طور کلی مقاوم در برابر حرارت و روغن می باشند و در دمای پایین انعطاف پذیری خوبی دارند که خواص مکانیکی خوبی را در طیف وسیعی از دما های مختلف در مقایسه با دیگر الاستومر ها از خود نشان می دهند.

چگالی سیلیکون چقدر است؟

چگالی یا تراکم مولکول های لاستیک سیلیکون در واحد حجم از (g/cm3)ا(1.05تا 1.6) می باشد.

لاستیک سیلیکون جامد چیست:

حاوی پلیمری با وزن مولکولی بالا و زنجیره های پلیمری نسبتا طولانی می باشد که این موضوع سیلیکون جامد را دارای خواصی همچون مقاوم در برابر حرارت کرده است که به آن high temperature vulcanizing silicone rubber ) HTV )  نیز می گویند.

 

لاستیک سیلیکون جامد

Solid silicone rubber

لاستیک سیلیکون مایع چیست؟

حاوی پلیمرهایی با وزن مولکولی پایین است که همین امر باعث کوتاهتر شدن زنجیره ی مولکولی آن می شود.

 

لاستیک سیلیکون مایع

Liquid silicone rubber

 

روش های پخت لاستیک سیلیکون:

معمولا به سه روش انجام می شود:

  1. بصورت دوجزئی متراکم می شود و سپس پخت صورت می گیرد:هنگام متراکم شدن مولکولهای این ماده زنجیره ای را تشکیل می دهند که در قسمت انتهایی این مولکولها گروهی از گروه های هیدروکسیل را داریم که این گروه عامل به وجود آورنده شبکه که همان متیل سیلیکون می باشد را به وجود می آورد.برای تشکیل این شبکه باید از یک آغازگر واکنش استفاده کرد مانند ترکیبات آلی قلع که در نهایت این واکنش ها دارای فراورده های فرعی می باشند.

  2. بصورت یک جزئی متراکم می شود و سپس پخت صورت می گیرد:هنگامی که متراکم می شوند زنجیره ی مولکولی آن به گروه استات ختم می شود و پخت آنها با رطوبت هوا صورت می گیرد و چون با روطوبت پخته می شوند در نتیجه استیک اسید آزاد می کنند که باعث خوردگی فلزات مانند فولاد و مس میگردد.برای جلوگیری از بروز چنین مشکلی ساختاری پلیمری به وجود می آوریم که از فراورده های فرعی آن استفاده کرده که مانع خوردگی می شود.اکثر فراورده هایی که به صورت یک جزیی پخت می شوند به صورت دی متیل سیلیکون هستند.

  3. به صورت دو جزئی با وینیل ترکیب و به دو صورت پخت انجام می شود:به صورت دو جزئی متراکم شده و در نهایت زنجیره ای تشکیل شده از مولکولها که به گروه استات ختم می شود.الف)پخت با ترکیب هیدروژنب)پخت با پروکساید به عنوان عامل پخت رادیکالیسیلیکون هایی که در زنجیره ی مولکولی خود گروه وینیل را دارا می باشند به راحتی ناخالص می شوند که واکنش ناخالصی ها با هیدروژن سیلیکون گاز هیدروژن را تولید کرده و باعث اسفنجی شدن لاستیک و در نتیجه پایین آمدن استحکام مکانیکی آن می شود.لاستیک ها در دمای پایین قابل انعطاف و استحکام آن افزایش می یابد می یابد اما از حد تعیین شده ی دمای آن به پایین می شکنند که این نقطه ی شکستگی با مقدار فنیل آن مشخص می گردد که وجود فنیل در لاستیک سیلیکون به علت کاهش تبلور آن می باشد.

*پخت تک جزئی:عامل پخت در هنگام تولید لاستیک سیلیکون به آن افزوده می شود.

*عامل پخت و کاتالیزور درست قبل از مصرف لاستیک سیلیکون به آن افزوده می شود.

کاربرد سیلیکون ها در قطعات الکترونیکی

  • دیودهای ساطع کننده نور (LED)
  • دستگاه های کنترل قدرت
  • منابع غذایی
  • سیستم های تبدیل
  • آشکارسازهای نوری
  • ترانزیستور دوقطبی
  • ترانزیستور اثر میدانی
  • مدارهای یکپارچه

سیلیکون چه مصارف دیگری دارد؟

ماده سیلیکون علاوه بر اینکه در زمینه کابل بسیار پرمصرف و کاربردی است در زمینه های دیگری نیز استفاده می شود. از کاربرد های دیگر سیلیکون می توان به استفاده از آن در صنعت ساخت ظرف ها و لوازم آشپزی، لوزام های برقی، کفش، قاب گوشی سیلیکونی، لوازم و تجهیرات پزشکی… اشاره کرد.