Silikon dioksit SiO2Silikon kauçuk, ince filmler veya elektronik ambalaj malzemeleri olsun, çoğu zaman sistemlerin performansı üzerinde belirleyici bir etkiye sahiptir.
Kimyasal formülü SiO2 olmasına rağmen, farklı üretim süreçleri nedeniyle morfolojisi ve değeri büyük farklılıklar göstermektedir. Mühendislikte yaygın olanlar şunlardır:
1. Gaz halindeki silika tozu
Nasıl ortaya çıktı: Silikon halojenürler (silikon tetraklorür gibi) 1000 santigrat derecenin üzerindeki sıcaklıkta hidrojen oksijen alevinde yakılır.
Mikroskobik morfoloji: Son derece yumuşak, yuvarlak toplar değil, büyük bir spesifik yüzey alanına sahip, ağaç dalları (üç boyutlu zincir dalları) gibi birbirine bağlı topaklaşan maddeler.
Özellikler: Son derece hafif, son derece ince (nanometre düzeyinde), uçması son derece kolay, yüksek fiyat
Temel özellik: Yapıya hakim dolgu maddesi
2. Yağış silisi
Kaynak: Sodyum silikat (su bardağı) ve asit kimyasal reaksiyona girer ve sulu çözeltide çöker
Özellikler: Düşük maliyetli, güçlü ayarlanabilirlik
Temel özellik: Uygun maliyetli, tahrikli fonksiyonel dolgu
3. Küresel erimiş silika mikro tozu (yarı iletken endüstrisinde yaygın olarak kullanılır)
Kaynak: Yüksek saflıkta kuvars tozunun yüksek sıcaklıktaki bir alevle eritilmesi, yüzey geriliminden yararlanılarak mükemmel bir küreye dönüştürülmesi ve ardından soğutulması
Özellikler: Mükemmel akışkanlık, son derece düşük termal genleşme katsayısı (CTE) ve son derece korkunç elektrik yalıtımı.
Temel özellik: Morfolojiye dayalı üst düzey dolgu maddesi
Uygulama açısından gaz fazındaki silika ile çökeltilmiş silika arasındaki fark, sistem performansını düzenleyen farklı mekanizmalarda yatmaktadır: gaz fazındaki silika, kalınlaşma ve tiksotropi gibi reolojik kontrolü sağlamak için akıllı üç boyutlu ağ yapıları oluşturmada mükemmeldir; Silika çökeltme yöntemi, gözenekli yapısı ve yüzey aktivitesi yoluyla takviye ve destek gibi fonksiyonel dolgu maddeleri sağlamaya odaklanır.
Aşağıda, ilgili avantajlarını daha sezgisel bir şekilde göstermeyi umarak farklı uygulama alanlarındaki temel performans verilerini karşılaştırdım.
| Başvuru | karşılaştırmalı etki |
Gaz fazı silika |
Çökeltilmiş silika |
| Silikon kauçuk takviyesi |
Takviye etkisi |
Son derece güçlü, silikon kauçuğun gücünü 5-10 kat artırabilir |
Takviye etkisi iyidir ancak genellikle gaz fazındaki ürünlere göre daha düşüktür |
| Kaplamaların reolojik kontrolü |
Kalınlaşma ve tiksotropi |
Mükemmel, %2 ilavesi ile düşük kesme viskozitesi 460 cP'den 12600 cP'ye yükselebilir ve tiksotropi değeri 4,53'e kadar ulaşabilir. |
Kalınlaştırıcı etkisi vardır ancak tiksotropi ve sarkma önleme özellikleri genellikle gaz fazı yöntemlerine göre daha düşüktür. |
| Lastikler ve kauçuk |
yuvarlanma direnci |
Mükemmel takviye performansı |
Yüksek performanslı çökeltme yöntemi kullanılarak önemli ölçüde azaltılan lastiklerin yuvarlanma direnci indeksi, sıradan karbon siyahına kıyasla %20-30 oranında azaltılabilir. |
|
|
aşınma direnci |
Aşınma direncini önemli ölçüde artırabilir |
Önemli ölçüde iyileştirildi, lastik aşınma oranını %15-20 oranında azaltabilir |
|
|
Sulak alan tutuşu |
Sulak Alan tutuşunu önemli ölçüde artırabilir |
Etkili iyileştirme, sulak alan tutuşunu %9'dan fazla artırabilir |
| Özel fonksiyonel uygulamalar |
Sıvıdan toza taşıyıcı |
Son derece yüksek yağ taşıma kapasitesi, kendi ağırlığının 1,5 katına kadar sıvı ilaçları adsorbe etme kapasitesi, daha iyi toz akışkanlığı ve doldurma özellikleri |
Yağ yükleme kapasitesi nispeten düşüktür ve katılaşmış tozun akışkanlığı, gaz fazı yöntemininki kadar iyi değildir. |
|
|
Diş macunu sürtünme maddesi |
Çok nadiren kullanıldı |
Orta derecede RDA sürtünme değeri (100-150) ve su emme (>50ml/20g) ile çekirdek uygulaması, diş minesine zarar vermeden etkili bir şekilde dişleri temizleyebilir |
Bu verilerdeki farklılıklar, iki malzemenin farklı "arka planlarına" göre belirlenir:
Gaz halindeki silika bir "reoloji ustasıdır": birincil parçacık boyutu son derece küçüktür (nanometre aralığında), saflığı son derece yüksektir ve yüzey özellikleri, polar olmayan sistemlerde hızlı bir şekilde güçlü bir hidrojen bağı ağı oluşturmasını sağlar. Bu nedenle, üst düzey boya sarkma önleme, yapışkan çökme önleme, silikon kauçuk takviye vb. gibi akışkan davranışının hassas kontrolünü gerektiren senaryolarda yeri doldurulamaz bir seçimdir.
Çöktürme yöntemi silika, "fonksiyonel dolgu maddelerinin kralıdır": yüksek bir maliyet performans oranına sahiptir (gaz fazı yönteminin maliyetinin yaklaşık 1/5 ila 1/3'ü) ve sentez sürecini ayarlayarak, spesifik yüzey alanı, yağ emme değeri, gözenek boyutu ve diğer parametreler, farklı ihtiyaçları karşılamak üzere esnek bir şekilde değiştirilebilir. Bu nedenle, lastik, ayakkabı tabanı, diş macunu, yem vb. gibi maliyete duyarlı ve çeşitlendirilmiş talep toplu endüstriyel ürünlerde pazar payının %90'ından fazlasını işgal etmektedir.
