첨단 소재에 있어서 실리콘은 의심의 여지 없이 뜨거운 주제입니다. 실리콘은 실리콘, 탄소, 수소 및 산소를 포함하는 일종의 고분자 재료입니다. 무기 실리콘 소재와는 확연히 다르며 다양한 분야에서 뛰어난 성능을 발휘합니다. 실리콘의 특성과 발견과정, 응용방향에 대해 좀 더 자세히 살펴보겠습니다.
실리콘과 무기 실리콘의 차이점:
첫째, 실리콘과 무기 실리콘의 화학 구조에는 명백한 차이가 있습니다. 실리콘은 규소와 탄소, 수소, 산소 등의 원소로 구성된 고분자 물질인 반면, 무기규소는 주로 이산화규소(SiO2)와 같이 규소와 산소가 결합하여 형성된 무기화합물을 가리킨다. 실리콘의 탄소 기반 구조는 탄성과 가소성을 부여하여 적용이 더욱 유연합니다. 실리콘의 분자 구조 특성, 즉 Si-O 결합의 결합 에너지(444J/mol)가 CC 결합의 결합 에너지(339J/mol)보다 높기 때문에 실리콘 소재는 일반 유기 고분자 화합물에 비해 내열성이 높습니다.
실리콘의 발견:
실리콘의 발견은 20세기 초로 거슬러 올라갑니다. 초기에 과학자들은 실리콘 화합물에 유기기를 도입하여 실리콘을 합성하는 데 성공했습니다. 이 발견은 실리콘 소재의 새로운 시대를 열었고 산업과 과학에 폭넓게 응용할 수 있는 토대를 마련했습니다. 실리콘의 합성과 개선은 지난 수십 년 동안 큰 진전을 이루었으며 이 소재의 지속적인 혁신과 개발을 촉진했습니다.
일반적인 실리콘:
실리콘은 다양한 형태와 구조를 포함하여 자연 및 인공 합성에서 널리 발견되는 고분자 화합물의 한 종류입니다. 다음은 일반적인 실리콘의 몇 가지 예입니다.
폴리디메틸실록산(PDMS): PDMS는 실리콘 고무에서 흔히 발견되는 전형적인 실리콘 엘라스토머입니다. 유연성이 뛰어나고 고온 안정성이 뛰어나 고무제품, 의료기기, 윤활제 등의 제조에 널리 사용됩니다.
실리콘 오일: 실리콘 오일은 표면 장력이 낮고 고온 저항성이 우수한 선형 실리콘 화합물입니다. 윤활유, 스킨 케어 제품, 의료 기기 및 기타 분야에서 일반적으로 사용됩니다.
실리콘수지(Silicone Resin) : 실리콘수지는 규산기로 구성된 고분자 소재로 내열성, 전기절연성이 우수합니다. 코팅, 접착제, 전자 포장 등에 널리 사용됩니다.
실리콘 고무 : 실리콘 고무는 고온 저항, 내후성, 전기 절연성 및 기타 특성을 지닌 고무와 유사한 실리콘 소재입니다. 씰링 링, 케이블 보호 슬리브 및 기타 분야에 널리 사용됩니다.
이 예는 실리콘의 다양성을 보여줍니다. 이들은 다양한 분야에서 중요한 역할을 하며 산업부터 일상생활까지 폭넓게 적용됩니다. 이는 고기능성 소재로서의 실리콘의 다양한 특성을 반영하는 것이기도 합니다.
성능상의 이점
일반 탄소 사슬 화합물과 비교하여 유기실록산(폴리디메틸실록산, PDMS)은 몇 가지 고유한 성능 이점을 가지고 있어 많은 응용 분야에서 탁월한 성능을 보여줍니다. 다음은 일반 탄소 사슬 화합물에 비해 유기실록산의 몇 가지 성능 이점입니다.
고온 저항성: 유기실록산은 고온 저항성이 뛰어납니다. 실리콘-산소 결합 구조는 오르가노실록산을 고온에서 안정하게 만들고 쉽게 분해되지 않게 하여 고온 환경에서 응용할 수 있는 이점을 제공합니다. 대조적으로, 많은 일반적인 탄소 사슬 화합물은 고온에서 분해되거나 성능을 잃을 수 있습니다.
낮은 표면 장력: 오르가노실록산은 표면 장력이 낮아 젖음성과 윤활성이 우수합니다. 이 특성으로 인해 실리콘 오일(유기실록산의 한 형태)은 윤활제, 피부 관리 제품 및 의료 기기에 널리 사용됩니다.
유연성 및 탄성: 유기실록산의 분자 구조는 우수한 유연성과 탄성을 제공하므로 고무 및 탄성 재료를 제조하는 데 이상적인 선택입니다. 이로 인해 실리콘 고무는 밀봉 링, 탄성 부품 등의 제조에 탁월한 성능을 발휘합니다.
전기 절연성: 유기실록산은 우수한 전기 절연성을 나타내어 전자 분야에서 널리 사용됩니다. 실리콘 수지(실록산의 한 형태)는 전기 절연을 제공하고 전자 부품을 보호하기 위해 전자 포장 재료에 자주 사용됩니다.
생체적합성: 오르가노실록산은 생물학적 조직과의 친화성이 높기 때문에 의료기기 및 생의학 분야에서 널리 사용됩니다. 예를 들어, 실리콘 고무는 인공 장기, 의료용 카테터 등에 사용되는 의료용 실리콘을 제조하는 데 자주 사용됩니다.
화학적 안정성: 유기실록산은 높은 화학적 안정성과 다양한 화학물질에 대한 우수한 내식성을 나타냅니다. 이를 통해 화학물질 탱크, 파이프, 밀봉재 제조 등 화학 산업으로의 응용 범위를 확대할 수 있습니다.
전반적으로, 유기실록산은 일반 탄소 사슬 화합물보다 더 다양한 특성을 갖고 있어 윤활, 밀봉, 의료, 전자 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 할 수 있습니다.
유기규소 단량체의 제조방법
직접법 : 실리콘과 유기화합물을 직접 반응시켜 유기실리콘 물질을 합성한다.
간접법: 규소 화합물의 분해, 중합 및 기타 반응을 통해 유기 규소를 제조합니다.
가수분해 중합법: 실라놀 또는 실란알코올을 가수분해 중합하여 유기규소를 제조합니다.
기울기 공중합법: 기울기 공중합을 통해 특정 성질을 지닌 유기규소 물질을 합성합니다. 、
유기실리콘 시장 동향
첨단분야 수요 증가: 첨단산업의 급속한 발전과 함께 내열성, 내식성, 전기절연성 등 우수한 특성을 지닌 유기실리콘에 대한 수요가 증가하고 있습니다.
의료 기기 시장 확장: 의료 기기 제조에 실리콘을 적용하는 일은 계속해서 확대되고 있으며 생체 적합성과 결합되어 의료 기기 분야에 새로운 가능성을 제시합니다.
지속 가능한 개발: 환경 인식의 향상은 보다 지속 가능한 개발을 달성하기 위해 생분해성 실리콘과 같은 실리콘 재료의 친환경 준비 방법에 대한 연구를 촉진합니다.
새로운 응용 분야 탐색: 실리콘 시장의 혁신과 확장을 촉진하기 위해 유연한 전자 장치, 광전자 장치 등과 같은 새로운 응용 분야가 계속해서 등장하고 있습니다.
앞으로의 발전방향과 과제
기능성 실리콘 연구개발:실리콘은 다양한 산업의 요구에 부응하여 항균, 전도성 등의 특수 특성을 포함한 기능성 실리콘 코팅 등 향후 기능성 개발에 더욱 관심을 기울일 것입니다.
생분해성 실리콘에 관한 연구:환경에 대한 인식이 높아지면서 생분해성 실리콘 소재에 대한 연구가 중요한 발전 방향이 될 것입니다.
나노실리콘 적용: 나노기술을 활용하여 나노실리콘의 제조 및 응용에 관한 연구를 통해 첨단분야로의 응용 확대를 도모합니다.
제조방법의 녹색화: 실리콘의 제조방법은 앞으로 환경에 미치는 영향을 줄이기 위해 친환경적이고 친환경적인 기술 루트에 더 많은 관심을 기울일 것입니다.
게시 시간: 2024년 7월 15일