सिलिकॉन मटेरियलचा भूतकाळ आणि वर्तमान

प्रगत पदार्थांचा विचार केला तर, सिलिकॉन हा निःसंशयपणे एक चर्चेचा विषय आहे. सिलिकॉन हा एक प्रकारचा पॉलिमर पदार्थ आहे ज्यामध्ये सिलिकॉन, कार्बन, हायड्रोजन आणि ऑक्सिजन असते. ते अजैविक सिलिकॉन पदार्थांपेक्षा लक्षणीयरीत्या वेगळे आहे आणि अनेक क्षेत्रात उत्कृष्ट कामगिरी दाखवते. चला सिलिकॉनची वैशिष्ट्ये, शोध प्रक्रिया आणि वापराची दिशा यावर खोलवर नजर टाकूया.

सिलिकॉन आणि अजैविक सिलिकॉनमधील फरक:

प्रथम, सिलिकॉन आणि अजैविक सिलिकॉनमधील रासायनिक रचनेत स्पष्ट फरक आहेत. सिलिकॉन हा सिलिकॉन आणि कार्बन, हायड्रोजन, ऑक्सिजन आणि इतर घटकांपासून बनलेला एक पॉलिमर पदार्थ आहे, तर अजैविक सिलिकॉन प्रामुख्याने सिलिकॉन आणि ऑक्सिजनद्वारे तयार झालेल्या अजैविक संयुगांचा संदर्भ देते, जसे की सिलिकॉन डायऑक्साइड (SiO2). सिलिकॉनची कार्बन-आधारित रचना त्याला लवचिकता आणि प्लास्टिसिटी देते, ज्यामुळे ते वापरण्यास अधिक लवचिक बनते. सिलिकॉनच्या आण्विक रचना वैशिष्ट्यांमुळे, म्हणजेच, Si-O बाँडची बॉन्ड एनर्जी (444J/mol) CC बाँड (339J/mol) पेक्षा जास्त असते, सिलिकॉन पदार्थांमध्ये सामान्य सेंद्रिय पॉलिमर संयुगांपेक्षा जास्त उष्णता प्रतिरोधकता असते.

सिलिकॉनचा शोध:

सिलिकॉनचा शोध २० व्या शतकाच्या सुरुवातीला लागला. सुरुवातीच्या काळात, शास्त्रज्ञांनी सिलिकॉन संयुगांमध्ये सेंद्रिय गटांचा समावेश करून सिलिकॉनचे यशस्वीरित्या संश्लेषण केले. या शोधामुळे सिलिकॉन पदार्थांचे एक नवे युग सुरू झाले आणि उद्योग आणि विज्ञानात त्याच्या व्यापक वापराचा पाया घातला. गेल्या काही दशकांमध्ये सिलिकॉनचे संश्लेषण आणि सुधारणा यांनी मोठी प्रगती केली आहे, ज्यामुळे या पदार्थाच्या सतत नवोपक्रम आणि विकासाला चालना मिळाली आहे.

सामान्य सिलिकॉन:

सिलिकॉन हे पॉलिमर संयुगांचा एक वर्ग आहे जो निसर्गात आणि कृत्रिम संश्लेषणात मोठ्या प्रमाणात आढळतो, ज्यामध्ये विविध रूपे आणि रचनांचा समावेश आहे. सामान्य सिलिकॉनची काही उदाहरणे खालीलप्रमाणे आहेत:

पॉलीडायमिथाइलसिलॉक्सेन (PDMS): PDMS हा एक सामान्य सिलिकॉन इलास्टोमर आहे, जो सामान्यतः सिलिकॉन रबरमध्ये आढळतो. त्यात उत्कृष्ट लवचिकता आणि उच्च तापमान स्थिरता आहे आणि रबर उत्पादने, वैद्यकीय उपकरणे, स्नेहक इत्यादी तयार करण्यासाठी मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते.

सिलिकॉन तेल: सिलिकॉन तेल हे कमी पृष्ठभागावरील ताण आणि उच्च तापमानाचा चांगला प्रतिकार असलेले एक रेषीय सिलिकॉन संयुग आहे. सामान्यतः स्नेहक, त्वचा काळजी उत्पादने, वैद्यकीय उपकरणे आणि इतर क्षेत्रात वापरले जाते.

सिलिकॉन रेझिन: सिलिकॉन रेझिन हे सिलिकिक अॅसिड गटांपासून बनलेले एक पॉलिमर मटेरियल आहे ज्यामध्ये उत्कृष्ट उष्णता प्रतिरोधकता आणि विद्युत इन्सुलेशन गुणधर्म आहेत. हे कोटिंग्ज, चिकटवता, इलेक्ट्रॉनिक पॅकेजिंग इत्यादींमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते.

सिलिकॉन रबर: सिलिकॉन रबर हे रबरासारखे सिलिकॉन मटेरियल आहे ज्यामध्ये उच्च तापमान प्रतिरोधकता, हवामान प्रतिकार, विद्युत इन्सुलेशन आणि इतर गुणधर्म असतात. हे रिंग्ज, केबल प्रोटेक्टिव्ह स्लीव्हज आणि इतर क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते.

ही उदाहरणे सिलिकॉनची विविधता दर्शवितात. ते वेगवेगळ्या क्षेत्रात महत्त्वाची भूमिका बजावतात आणि उद्योगापासून ते दैनंदिन जीवनापर्यंत त्यांचे विस्तृत अनुप्रयोग आहेत. हे सिलिकॉनची उच्च-कार्यक्षमता सामग्री म्हणून वैविध्यपूर्ण वैशिष्ट्ये देखील प्रतिबिंबित करते.

कामगिरीचे फायदे

सामान्य कार्बन साखळी संयुगांच्या तुलनेत, ऑर्गनोसिलोक्सेन (पॉलिडायमिथाइलसिलॉक्सेन, पीडीएमएस) मध्ये काही अद्वितीय कार्यक्षमता फायदे आहेत, ज्यामुळे ते अनेक अनुप्रयोगांमध्ये उत्कृष्ट कामगिरी दाखवते. सामान्य कार्बन साखळी संयुगांपेक्षा ऑर्गनोसिलोक्सेनचे काही कार्यक्षमता फायदे खालीलप्रमाणे आहेत:

उच्च तापमान प्रतिकार: ऑर्गेनोसिलोक्सेनमध्ये उत्कृष्ट उच्च तापमान प्रतिकार असतो. सिलिकॉन-ऑक्सिजन बंधांची रचना ऑर्गेनोसिलोक्सेनला उच्च तापमानात स्थिर बनवते आणि विघटन करणे सोपे नसते, जे उच्च तापमानाच्या वातावरणात त्याच्या वापरासाठी फायदे प्रदान करते. याउलट, अनेक सामान्य कार्बन साखळी संयुगे उच्च तापमानात विघटित होऊ शकतात किंवा त्यांची कार्यक्षमता गमावू शकतात.

कमी पृष्ठभागाचा ताण: ऑर्गेनोसिलोक्सेनमध्ये कमी पृष्ठभागाचा ताण असतो, ज्यामुळे त्याची ओलावा क्षमता आणि वंगण चांगले असते. या गुणधर्मामुळे सिलिकॉन तेल (ऑर्गेनोसिलोक्सेनचे एक रूप) स्नेहक, त्वचा काळजी उत्पादने आणि वैद्यकीय उपकरणांमध्ये मोठ्या प्रमाणात वापरले जाते.

लवचिकता आणि लवचिकता: ऑर्गेनोसिलोक्सेनची आण्विक रचना त्याला चांगली लवचिकता आणि लवचिकता देते, ज्यामुळे ते रबर आणि लवचिक पदार्थ तयार करण्यासाठी एक आदर्श पर्याय बनते. यामुळे सिलिकॉन रबर सीलिंग रिंग्ज, लवचिक घटक इत्यादी तयार करण्यात चांगली कामगिरी करतो.

विद्युत इन्सुलेशन: ऑर्गेनोसिलोक्सेनमध्ये उत्कृष्ट विद्युत इन्सुलेशन गुणधर्म असतात, ज्यामुळे ते इलेक्ट्रॉनिक्स क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. सिलिकॉन रेझिन (सिलॉक्सेनचा एक प्रकार) बहुतेकदा इलेक्ट्रॉनिक पॅकेजिंग साहित्यात विद्युत इन्सुलेशन प्रदान करण्यासाठी आणि इलेक्ट्रॉनिक घटकांचे संरक्षण करण्यासाठी वापरला जातो.

जैव सुसंगतता: ऑर्गेनोसिलोक्सेनची जैविक ऊतींशी उच्च सुसंगतता आहे आणि म्हणूनच वैद्यकीय उपकरणे आणि जैववैद्यकीय क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाते. उदाहरणार्थ, कृत्रिम अवयव, वैद्यकीय कॅथेटर इत्यादींसाठी वैद्यकीय सिलिकॉन तयार करण्यासाठी सिलिकॉन रबरचा वापर केला जातो.

रासायनिक स्थिरता: ऑर्गेनोसिलॉक्सेन्स उच्च रासायनिक स्थिरता आणि अनेक रसायनांना चांगला गंज प्रतिकार दर्शवितात. यामुळे रासायनिक उद्योगात त्याचा वापर वाढवता येतो, जसे की रासायनिक टाक्या, पाईप्स आणि सीलिंग साहित्य तयार करण्यासाठी.

एकंदरीत, ऑर्गेनोसिलोक्सेन्समध्ये सामान्य कार्बन साखळी संयुगांपेक्षा अधिक वैविध्यपूर्ण गुणधर्म असतात, ज्यामुळे ते स्नेहन, सीलिंग, वैद्यकीय आणि इलेक्ट्रॉनिक्स सारख्या अनेक क्षेत्रांमध्ये महत्त्वाची भूमिका बजावू शकतात.

ऑर्गेनोसिलिकॉन मोनोमर्स तयार करण्याची पद्धत

थेट पद्धत: सिलिकॉनची सेंद्रिय संयुगांसह थेट अभिक्रिया करून ऑर्गेनोसिलिकॉन पदार्थांचे संश्लेषण करा.

अप्रत्यक्ष पद्धत: सिलिकॉन संयुगांच्या क्रॅकिंग, पॉलिमरायझेशन आणि इतर अभिक्रियांद्वारे ऑर्गेनोसिलिकॉन तयार करा.

हायड्रोलिसिस पॉलिमरायझेशन पद्धत: सिलेनॉल किंवा सिलेन अल्कोहोलचे हायड्रोलिसिस पॉलिमरायझेशन करून ऑर्गेनोसिलिकॉन तयार करा.

ग्रेडियंट कोपॉलिमरायझेशन पद्धत: ग्रेडियंट कोपॉलिमरायझेशनद्वारे विशिष्ट गुणधर्मांसह ऑर्गेनोसिलिकॉन पदार्थांचे संश्लेषण करा.

ऑर्गेनोसिलिकॉन मार्केट ट्रेंड

उच्च-तंत्रज्ञान क्षेत्रात वाढती मागणी: उच्च-तंत्रज्ञान उद्योगांच्या जलद विकासासह, उच्च तापमान प्रतिरोधकता, गंज प्रतिरोधकता आणि विद्युत इन्सुलेशन यासारख्या उत्कृष्ट गुणधर्मांसह ऑर्गेनोसिलिकॉनची मागणी वाढत आहे.

वैद्यकीय उपकरणांच्या बाजारपेठेचा विस्तार: वैद्यकीय उपकरणांच्या निर्मितीमध्ये सिलिकॉनचा वापर वाढतच आहे आणि जैव सुसंगततेसह, ते वैद्यकीय उपकरणांच्या क्षेत्रात नवीन शक्यता आणते.

शाश्वत विकास: पर्यावरणीय जागरूकता सुधारल्याने अधिक शाश्वत विकास साध्य करण्यासाठी बायोडिग्रेडेबल सिलिकॉनसारख्या सिलिकॉन पदार्थांच्या हिरव्या तयारी पद्धतींच्या संशोधनाला प्रोत्साहन मिळते.

नवीन अनुप्रयोग क्षेत्रांचा शोध: सिलिकॉन बाजारपेठेच्या नावीन्यपूर्णतेला आणि विस्ताराला चालना देण्यासाठी लवचिक इलेक्ट्रॉनिक्स, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणे इत्यादी नवीन अनुप्रयोग क्षेत्रे उदयास येत आहेत.

भविष्यातील विकासाची दिशा आणि आव्हाने

फंक्शनल सिलिकॉनचे संशोधन आणि विकास:वेगवेगळ्या उद्योगांच्या गरजांना प्रतिसाद म्हणून, सिलिकॉन भविष्यात कार्यक्षमतेच्या विकासाकडे अधिक लक्ष देईल, जसे की कार्यात्मक सिलिकॉन कोटिंग्ज, ज्यामध्ये बॅक्टेरियाच्या वाढीस प्रतिबंध करणारा पदार्थ आणि प्रवाहकीय गुणधर्म यासारख्या विशेष गुणधर्मांचा समावेश आहे.

बायोडिग्रेडेबल सिलिकॉनवरील संशोधन:पर्यावरणीय जागरूकता सुधारल्याने, बायोडिग्रेडेबल सिलिकॉन पदार्थांवरील संशोधन एक महत्त्वाची विकास दिशा बनेल.

नॅनो सिलिकॉनचा वापर: नॅनो तंत्रज्ञानाचा वापर करून, उच्च तंत्रज्ञानाच्या क्षेत्रात नॅनो सिलिकॉनचा वापर वाढविण्यासाठी त्याची तयारी आणि वापर यावर संशोधन.

तयारी पद्धतींचे हिरवळीकरण: सिलिकॉन तयार करण्याच्या पद्धतींसाठी, भविष्यात पर्यावरणावर होणारा परिणाम कमी करण्यासाठी हिरव्या आणि पर्यावरणपूरक तांत्रिक मार्गांवर अधिक लक्ष दिले जाईल.