سیلیکون چیست؟ همه چیز را درمورد سیلیکون بدانید

سیلیکون چیست؟ سیلیکون (Si) دومین عضو گروه  14 در جدول تناوبی عناصر است. این عنصر هرگز به صورت آزاد در طبیعت وجود نداشته، بلکه در ترکیب با اکسیژن به شکل سیلیکات‌‌ها و سایر اکسیدها (مانند سیلیکون دی اکسید یا سیلیکا) وجود دارد. بیش‌تر پوسته زمین از سیلیس و سیلیکات‌های ترکیب با آلومینیوم، منیزیم و سایر عناصر تشکیل شد است. این ماده حدود 27 درصد از پوسته زمین را تشکیل می‌دهد و بعد از اکسیژن دومین عنصر فراوان کره زمین به شمار می‌رود.

این ماده به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی خود، بسیار مهم و حیاتی در فناوری اطلاعات، الکترونیک، صنایع شیمیایی، فضایی، پزشکی و صنایع دفاعی است. از جمله کاربردهای مهم سیلیکون می‌توان به تولید تراشه‌های الکترونیکی، سلول‌های خورشیدی، لنزهای آپتیکال، نانوذرات، پوشش‌های محافظ و زیبایی، و موارد دیگر اشاره کرد. ترکیبات این ماده معمولاً به صورت سرامیک، شیشه، پلیمر، سیلیکون آلی و نانومواد استفاده می‌شوند. همچنین، در تولید برخی فلزات نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این محصول به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی خود، یکی از مهمترین عناصر شیمیایی است که در صنعت و فناوری به کار می‌رود. این محصول، یکی از اجزای اصلی تراشه‌های الکترونیکی است و برای ساخت قطعات الکترونیکی مانند پردازنده‌ها، حافظه‌های فلش، حسگرها و دستگاه‌های الکترونیکی دیگر، بسیار به کار می‌رود.

سیلیکون جدول تناوبی

تاریخچه سیلیکون (silicon)

این ماده از دوران باستان، برای بشریت اهمیت زیادی داشته است. با این حال، اولین کاربردها بر اساس اشکال طبیعی سیلیکون بوده، به عنوان مثال، سنگ چخماق (به زبان لاتین Silexsilicis)، انواع کوارتز که از عصر حجر تا عصر نوسنگی برای ساخت ابزار، سلاح و سفال‌های بعدی استفاده می‌شد. شیشه ساخته شده از سیلیکات متعلق به 12000 سال قبل از میلاد مسیح است. تمایل زیاد این محصول به اکسیژن، جداسازی آن به عنوان عنصر آزاد را تا سال 1823 به تعویق انداخت تا زمانی که برزلیوس آن را برای اولین بار آماده کرد و تتراکلرید سیلیکون را از روی پتاسیم گرم شده عبور داد.

تتراکلرید سیلیکون را می توان با کلردار کردن سیلیکات یا سیلیکا تهیه کرد. اولین سیلیکون کریستالی به طور تصادفی در سال 1854 توسط Sainte Claire Deville که بر روی الکترولیز آلومینیوم کار می‌کرد ساخته شد. اولین آماده سازی این ماده یا آلیاژهای غنی از سیلیکون در یک کوره قوس الکتریکی توسط مویسان در سال 1895 انجام شد و تولید صنعتی توسط Bozel و Rathenau به طور مستقل از سال 1897 تا 1898 انجام شد. همچنین Acheson در این دوره هنگام تلاش برای ساخت الماس مصنوعی به طور تصادفی کاربید سیلیکون را کشف کرد.

آلیاژهای سیلیکون، به ویژه فروآلیاژها، از اواخر قرن نوزدهم  نقش مهمی در تولید فولاد داشتند. فلز سیلیکون (میزان ترکیب بالاتر از 96% طبق تعاریف بیان شده توسط سازمان‌های تجاری) تا جنگ جهانی دوم رایج نبود. در آغاز هزاره جدید (2000)، تقریباً یک میلیون متریک تن سیلیکون گرید متالورژی که در صنعت به دلیل ظاهر و نه به دلیل خواص فیزیکی آن “فلز سیلیکون” نیز نامیده می‌شود، در بازار جهانی تولید و به فروش می‌رسد. این مقدار نسبتاً کمی در مقایسه با بازارهای چند میلیون متریک تنی آهن خام، فولاد، آلومینیوم یا فروآلیاژها است.

silicone چیست؟

مفهومSilicone  (پلیمر سیلیکون) یک پلیمر ساختاری است که از گروهی از عناصر شیمیایی به نام سیلیکون، اکسیژن، هیدروژن و عناصر دیگر تشکیل می‌شود. خواص سیلیکون شامل انعطاف‌پذیری، مقاومت در برابر حرارت بالا، عایق‌بری الکتریکی و ضدآب بودن است. به همین دلیل، سیلیکون در صنایع مختلفی از جمله تولید لاستیک‌ها، مواد ضدآب، محصولات آرایشی و بهداشتی، عایق‌های الکتریکی و غیره استفاده می‌شود.

یکی از ویژگی‌های مهم سیلیکون، انعطاف‌پذیری آن است. این به معنای این است که سیلیکون می‌تواند در دماهای مختلف انعطاف پذیری داشته باشد بدون اینکه خواصش تغییر کند. این ویژگی آن را مناسب برای استفاده در محصولاتی مانند لاستیک‌ها و طوقه‌ها می‌کند.

سیلیکون همچنین مقاومت حرارتی بالا دارد و در برابر دماهای بسیار بالا و پایین قوی است. این خاصیت آن را برای استفاده در برخی از بخش‌های صنعتی که دماهای بسیار بالا یا پایین دارند، مثل صنعت خودروسازی و صنایع الکترونیکی، مناسب می‌سازد.

silicon چیست؟

منظور از Silicon (فلز سیلیکون) عنصری شیمیایی است که در جدول تناوبی با نماد Si وعدد اتمی ۱۴ قرار دارد. این عنصر یکی از عناصر مهم در پوسته زمین و به صورت گسترده‌ای در خاک، شن و ماسه، سنگ‌ها و سیلیسیوم استفاده می‌شود. سیلیکون خواص الکترونیکی و نیمه‌هادی دارد و در صنایع مختلفی مانند الکترونیک، فوتوولتائیک، ساختمانی و غیره استفاده می‌شود.

جالب است بدانید که سیلیکون یکی از عناصری است که در پوسته زمین بسیار فراوان یافت می‌شود و یکی از عناصر پرکاربرد در صنعت است. این عنصر خواص الکترونیکی و نیمه‌هادی دارد و به همین دلیل در صنایع مختلفی مانند الکترونیک، فوتوولتائیک (به تولید برق از نور خورشید می‌پردازد)، ساختمانی و غیره استفاده می‌شود. به عنوان مثال، در صنعت الکترونیک، سیلیکون به عنوان ماده اصلی در تولید ترانزیستورها و مدارهای مجتمع (IC) استفاده می‌شود. همچنین، در صنایع فوتوولتائیک، سیلیکون به عنوان ماده اصلی در تولید سلول‌های خورشیدی به کار می‌رود.

کاربردهای فلز سیلیکون

کاربرد فلز سیلیکون چیست؟ به طور عمده در صنعت آلیاژ آلومینیوم، صنعت تولید شیمیایی سیلیکون (silicone) و ساخت مواد نیمه هادی کاربرد دارد.

صنعت آلیاژ آلومینیوم

سیلیکون به آلومینیوم ذوب شده اضافه می‌شود و آلیاژ آلومینیوم-سیلیکون به دست می‌آید. اضافه کردن این ماده به آلومینیوم منجر به بهبود ویسکوزیته، سیالیت آلومینیوم مایع و ویژگی‌های مکانیکی آلیاژ تجاری می‌گردد.

صنعت شیمیایی پلیمر سیلیکون (silicone)

از زمان کشف سنتز مستقیم دی متیل دی کلروسیلان، در طول جنگ جهانی دوم به طور مستقل توسط روچو و مولر، صنعت پلیمر سیلیکون به یک تجارت شیمیایی قوی و رو به رشد تبدیل شده است که حدود 400000 متریک تن فلز سیلیکون (silicon) مصرف می‌کند (سال 2000). واکنش‌های لازم برای تبدیل فلز سیلیکون به پلیمر سیلیکون به صورت زیر است:

فرمو تبدیل فلز سیلیکون به پلیمر سیلیکون

Si(s) + 2CH3Cl(g) → (CH3)2SiCl2 (Cu catalyst, 260 to 370°C)

(CH3)2SiCl2 + 2H2O → (CH3)2Si(OH)2 + 2HCl

n(CH3)Si(OH)2 + [(CH3)2SiO]n + nH2O

کاربرد سیلیکون در صنعت تولید مواد نیمه هادی

سیلیکون از زمان ظهور الکترونیک حالت جامد در اواخر دهه پنجاه و اوایل دهه شصت تا کنون مهم‌ترین و محبوب‌ترین ماده نیمه هادی است. silicone فوق العاده خالص که نام تجاری آن پلی سیلیکون (Polysilicon) است با خواص نیمه هادی رضایت بخش، به صورت صنعتی از طریق تقطیر و تجزیه حرارتی ترکیبات سیلیکونی فرار مانند تری کلروسیلان (SiHCl3) و مونوسیلان (SiH4) تهیه می‌شود.

مزایا سیلیکون چیست؟

1. مقاومت در برابر حرارت: سیلیکون می تواند در برابر دماهای بالا بدون تغییر شکل یا تجزیه مقاومت کند. نقطه ذوب بالایی دارد و می تواند در دمای -40 درجه سانتیگراد تا بیش از 200 درجه سانتیگراد (40- درجه فارنهایت تا بیش از 392 درجه فارنهایت) مقاومت کند.
2. انعطاف پذیری: سیلیکون بسیار انعطاف پذیر و الاستیک است که قالب گیری یا شکل دادن به اشکال مختلف را آسان می کند. شکل خود را حتی پس از کشش یا فشرده سازی مکرر حفظ می کند.
3. مقاومت در برابر آب: سیلیکون به طور طبیعی ضد آب است و رطوبت را جذب نمی کند.اغلب در کاربردهایی که نیاز به مهر و موم ضد آب است، مانند وسایل حمام، لوله کشی و تجهیزات الکترونیکی استفاده می شود.
4.  مقاومت شیمیایی: سیلیکون در برابر طیف وسیعی از مواد شیمیایی از جمله اسیدها، بازها، حلال ها و روغن ها مقاوم است. این خاصیت آن را برای استفاده در صنایع شیمیایی، داروسازی و خودروسازی مناسب می کند.
5. عایق الکتریکی : سیلیکون یک عایق الکتریکی عالی است، یعنی می تواند به طور موثری از جریان جریان الکتریکی جلوگیری کند. معمولا در کابل های برق، اتصالات و پوشش های عایق استفاده می شود.سازگاری زیستی: سیلیکون از نظر بیولوژیکی خنثی و غیر سمی است و برای کاربردهای پزشکی و بهداشتی مناسب است. معمولاً در ایمپلنت ها، پروتزها، لوله های پزشکی و نوک سینه های شیشه شیر استفاده می شود.
6. مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش: سیلیکون مقاومت عالی در برابر اشعه ماوراء بنفش (UV) دارد و بنابراین برای کاربردهای خارج از منزل مناسب است. در صورت قرار گرفتن طولانی مدت در معرض نور خورشید تجزیه نمی شود و شکننده نمی شود.
7. خاصیت نچسب بودن: سیلیکون انرژی سطحی کمی دارد که به آن خاصیت نچسب می دهد.اغلب به عنوان پوششی برای ظروف پخت و پز، ظروف پخت و پز و تشک های نچسب استفاده می شود.
8. دوام بالا: سیلیکون یک ماده بسیار بادوام است که می تواند در برابر استفاده طولانی مدت و قرار گرفتن در معرض شرایط مختلف محیطی مقاومت کند. مقاومت خوبی در برابر پیری، هوازدگی و خراب شدن در طول زمان دارد.
9. شفافیت و رنگ بندی: سیلیکون را می توان در سطوح مختلف شفافیت، از شفاف تا مات تولید کرد. همچنین در رنگ‌های مختلف موجود است که امکان سفارشی‌سازی را برای کاربردهای مختلف فراهم می‌کند.

ویژگی های سیلیکون

این ماده پلیمرهای مصنوعی با زنجیره اصلی سیلیکون-اکسیژن (Si-O) مشابه دی‌اکسید سیلیکون (سیلیکا) هستند، فقط با این تفاوت که در ساختار آن‌ها گروه‌های آلی توسط پیوندهای C-Si به اتم‌های سیلیکون متصل شده اند. به دلیل وجود کربن در ساختار پلیمرهای سیلیکون، به آن‌ها پلیمرها‌ی‌ “آلی- فلزی ” نیز اطلاق می‌گردد.یک پلیمر به طور کلی از یک واحد تکرار شونده («مونومر») تشکیل شده است که وقتی به هم متصل می شوند یک زنجیره بلند («پلیمر») را تشکیل می‌دهند. ویژگی‌های پلیمر همیشه تحت تأثیر ترکیبات شیمیایی و طول زنجیره آن‌ها قرار می‌گیرد. وقتی زنجیره‌های پلیمری منشعب می‌شوند و حتی زمانی که اتصالات عرضی تشکیل می‌دهند و به الاستومرها/لاستیک‌ها تبدیل می‌شوند، تفاوت‌های بیشتری در ویژگی‌های آن‌ها ایجاد می‌شود.

مواد تشکیل دهنده سیلیکون چیست

سیلیکون ماده ای مصنوعی است که از اتم های سیلیکون، اکسیژن، کربن و هیدروژن تشکیل شده است. بلوک های ساختمانی اصلی سیلیکون سیلیکون (Si) و اکسیژن (O) هستند که در ساختاری شبیه کوارتز قرار گرفته اند. رایج ترین نوع سیلیکون پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS) است که حاوی گروه های متیل (CH3) متصل به اتم های سیلیکون نیز می باشد. فرمول شیمیایی پلی دی متیل سیلوکسان را می توان به صورت (CH3)3-Si-O-[Si(CH3)2-O]n-Si(CH3)3 نشان داد.

به طور خلاصه، مواد اصلی سیلیکون عبارتند از سیلیکون، اکسیژن، کربن و هیدروژن. ترکیب خاص ممکن است بسته به نوع سیلیکون و مورد نظر آن متفاوت باشد

اگرچه در اصل می‌توان انواع بی‌شماری از سیلیکون‌ها را با گروه‌های آلی مختلف ساخت، اما بیش‌تر سیلیکون‌های تجاری دارای شاخه‌های جانبی متیل (Me = CH3) و بر پایه واحد تکراری دی متیل سیلوکسان (D = Me2SiO) هستند )پیوند Si-O، “سیلوکسان” نامیده می‌شود).

مهمترین شاخه‌های جانبی غیر متیل، هیدرید (~H) و گروه‌های وینیل (~(CH=CH2) هستند که برای ایجاد اتصالات عرضی استفاده می‌شوند و همچنین گروه‌های فنیل (Ph : ~C6H5) هستند که منجر به افزایش پایداری حرارتی پلیمر می‌گردند.

ساختار تشکیل دهنده سیلیکون

کاربرد پلیمر سیلیکون چیست

پلیمرهای سیلیکونی می‌توانند به طور کلی به شکل‌ روغن‌های سیلیکونی، الاستومرهای سیلیکونی (سیلیکون رابرها) و ژل‌های سیلیکونی مورد استفاده قرار گیرند.

ترکیبی از انعطاف پذیری بالا، تحرک بالا، آبگریزی گروه‌های متیل و قطبی بودن پیوندهای Si-O منجر به ایجاد پلیمرهایی با خواص بسیار جالب می‌شود. سیلیکون‌ها از نظر حرارتی بسیار پایدار هستند و فقط در دمای بالای 300 درجه سانتیگراد شروع به تجزیه می‌شوند. همچنین آنها عایق‌های الکتریکی عالی هستند. مهمترین خاصیت سیلیکون‌ها (از نظر نویسنده) آب گریزی آنها است که از همه پلیمرهای آلی به جز پلیمرهای فلوئوروکربنی مانند تفلون بیش‌تر است.

سیلیکون‌ها سابقه طولانی در کاربردهای زیست پزشکی دارند. آن‌ها به طور گسترده‌ای به شکل الاستومر (لاستیک) و روغن استفاده می‌شوند. برای مثال، بیش‌تر سرنگ‌های شیشه‌ای که برای تحویل دارو استفاده می‌شوند، با روغن های سیلیکونی روان‌کاری می‌شوند. روغن سیلیکون در مواد غذایی و فرمولاسیون‌های ضد اسید به عنوان یک ضد کف (عامل ضد گاز) مورد استفاده قرار می‌گیرد. الاستومرهای سیلیکونی در سر پستانک نوزاد، در ضربان سازهای قلب و در ایمپلنت‌های منعطف نیز استفاده می‌شوند.

معایب سیلیکون

در حالی که سیلیکون مزایای متعددی را ارائه می دهد، معایبی نیز دارد که ممکن است مناسب بودن آن را برای کاربردهای خاص محدود کند. یکی از معایب اصلی آن هزینه نسبتاً بالای آن در مقایسه با سایر مواد است که می تواند در پروژه های بزرگ اقتصادی تر شود. علاوه بر این محدودیت ها، هدایت حرارتی سیلیکون در مقایسه با فلزات کمتر است، که ممکن است استفاده از آن را در کاربردهایی که نیاز به انتقال حرارت کارآمد دارند محدود کند. اگرچه سیلیکون به طور کلی در برابر بسیاری از مواد شیمیایی مقاوم است، اما ممکن است با حلال‌ها یا روغن‌های خاصی سازگار نباشد و کاربرد آن را در محیط‌هایی که در معرض مواد شیمیایی خاص قرار دارد محدود می‌کند.

علاوه بر این، ماهیت نرم و انعطاف پذیر سیلیکون ممکن است پشتیبانی کافی یا یکپارچگی ساختاری را در کاربردهای باربری که در آن صلبیت حیاتی است، فراهم نکند. در نهایت، نقطه ذوب نسبتا پایین آن می تواند در محیط های با دمای بالا که در آن مواد با مقاومت حرارتی بیشتر مورد نیاز است، یک نقطه ضعف باشد. اگرچه سیلیکون مزایای بی شماری را در کاربردهای مختلف ارائه می دهد، مهم است که محدودیت ها و مناسب بودن آن برای موارد استفاده خاص را به دقت در نظر بگیرید تا از عملکرد و طول عمر مطلوب اطمینان حاصل شود.

بهترین شرکت سیلیکون

شرکت سیلیکون ناب به عنوان یکی از برترین شرکت‌های تولید کننده سیلیکون و محصولات سیلیکونی در ایران است، سیلیکون ناب با تعهد به کیفیت بالا و تکنولوژی پیشرفته، درخشش خود را در صنعت به اثبات می‌گذارد. این شرکت با مجموعه‌ای از محصولات سیلیکونی متنوع، اعم از روغن سیلیکون، چسب سیلیکونی، کابل سیلیکونی و سیلیکون رابر HTV و RTV، در سراسر ایران ارائه می‌دهد.

شرکت سیلیکون ناب که یکی از بهترین شرکت سیلیکون در ایران است، به دلیل ویژگی‌ها و خدمات استثنایی خود، در صنعت شناخته شده است. این شرکت با بیش از 15 سال تجربه در صنعت سیلیکون، به عنوان یکی از پیشگامان و ستوده‌های این صنعت در ایران، به فعالیت خود ادامه می‌دهد. این شرکت مفتخر است که در طی این دوره زمانی، با تلاش، کیفیت بالا و رشد پایدار، به عنوان یک نام آشنا و برتر در صنعت سیلیکون شناخته شده است.