硅材料在各个领域的应用
从常见的半导体器件到航空航天领域,从太阳能电池到建筑领域,从人工关节到医疗领域,硅已经渗透到我们生活中的方方面面,这篇文章我们就来看看硅是如何大行其道的。
建筑领域
由于 SiO₂气凝胶的纳米孔超级绝热性能,在建筑节能领域有着广泛和极具潜力的应用价值。 SiO₂气凝胶是一种由纳米SiO₂骨架组成的半透明材料,它的孔隙率高达99%,密度为0.05~0.2g/cm3,凝胶尺寸小于50nm,孔直径小于分子的平均自由程,热导率常温下为0.03~0.05W/m·K。
建筑用SiO₂气凝胶应用有气凝胶节能窗、气凝胶涂料、气凝胶新型板材和屋面太阳能集热器。
气凝胶节能窗
硅气凝胶材料有很小的孔结构,比可见光的波长小很多。在气凝胶中,约占体积95%~99% 的空气存于比空气平均自由路径小的细孔中。由于气凝胶具有足够的抗压强度,能平衡外界气压,抽真空的气凝胶窗就可以作为透明的分隔条使用。又由于抽真空的气凝胶对于多数红外辐射是不透明的,通过气凝胶窗的纯辐射热损失很少。
气凝胶新型板材
采用气凝胶生产新型绝热板材是现在国内外研究的重点之一。。
Kalwall 公司制作的新型屋顶天窗系统使用新型技术的Nanogel夹芯板取代沿用几十年的Kalwall 夹芯板,取得了良好的效果。新的天窗系统在加强透光性的同时,并没有在其隔热层内产生通风效应,同时也不会损失热量,在大雪纷飞的冬季,热水池的高温也不能融化覆盖在天窗上的雪花。
屋面太阳能集热器
随着纳米孔超级绝热材料生产技术的不断成熟和生产成本的不断降低,该材料首先应用在家庭及单位的太阳能热水器。将纳米孔超级绝热材料应用于热水器的储水箱、管道和集热器,将比现有太阳能热水器的集热效率提高一倍以上,而热损失下降到现有水平的30% 以下。
医疗领域
自1960年以来,由于硅橡胶的优良性能,特别是优良的生物相容性与生物惰性,使其在医疗器械领域中得到了越来越多的应用。
在已有的医用硅橡胶应用中,短期接触型的医疗器械包括人体导液管、输液管、喉管、有机硅粘结剂和润滑剂等;长期植入型医疗产品包括人工乳房、人工关节、面部植入体等等。
医疗领域中有机硅材料的分类和特点:
硅油
线性聚硅氧烷在一定的分子量范围内为流动的液态,其粘度随聚硅氧烷的分子量的增大而增加,同时侧基上官能团的位阻效应或极化效应也对其有很大影响,使硅油的粘度增加。工业上直接使用的硅油,不含有反应性基团,侧基多为甲基、苯基、氨基、氟丙基等,多作为润滑剂、消泡剂,在各个领域均有广泛应用。
硅凝胶
线性聚硅氧烷的侧基上含有可反应性的基....
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