سیلیکون چیست؟

به گزارش رکنا، سیلیکون یک عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نماد Si و عدد اتمی 14 شناخته می‌شود. این عنصر نیمه‌هادی است و به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی منحصربه‌فرد خود در صنایع مختلف، به ویژه الکترونیک و فناوری، بسیار پرکاربرد است.

ویژگی‌های سیلیکون

فیزیکی:

یک جامد کریستالی و شکننده با رنگ خاکستری-فلزی است.

به دلیل خواص نیمه‌هادی خود، در ساخت تراشه‌های الکترونیکی استفاده می‌شود.

شیمیایی:

به‌طور طبیعی با اکسیژن ترکیب شده و سیلیکات‌ها و دی‌اکسید سیلیکون (سیلیکا) را تشکیل می‌دهد.

یکی از واکنش‌پذیرترین عناصر است و به همین دلیل به‌ندرت به‌صورت آزاد در طبیعت یافت می‌شود.

منابع

سیلیکون معمولاً از سیلیکا (دی‌اکسید سیلیکون) که در شن و ماسه، کوارتز و مواد معدنی مشابه یافت می‌شود، استخراج می‌گردد.

کاربردهای سیلیکون

الکترونیک:

ماده اصلی در تولید تراشه‌های کامپیوتری و سلول‌های خورشیدی.

ساخت‌وساز:

به‌صورت سیلیکات‌ها در تولید شیشه، بتن و سرامیک.

صنعت پزشکی:

استفاده در تجهیزات پزشکی و ایمپلنت‌ها (مثلاً ژل‌های سیلیکونی).

محصولات خانگی:

در تولید روغن‌ها، روان‌کننده‌ها، چسب‌ها و لوازم آشپزخانه مانند قالب‌های سیلیکونی.

تفاوت سیلیکون و سیلیکا

سیلیکون: ترکیب شیمیایی است که از سیلیکا مشتق شده و به‌عنوان یک ماده مصنوعی در صنایع استفاده می‌شود.

سیلیکا: دی‌اکسید سیلیکون (SiO₂) که به‌طور طبیعی در شن و سنگ‌ها وجود دارد.

نقش در فناوری

سیلیکون به‌دلیل نیمه‌هادی بودن، پایه‌ای‌ترین ماده در ساخت مدارهای مجتمع (IC) و تراشه‌های کامپیوتری است، به همین دلیل منطقه سیلیکون ولی (Silicon Valley) نام خود را از این عنصر گرفته است.

جدول توضیحات کامل درباره سیلیکون

در زیر یک جدول اطلاعاتی درباره سیلیکون آورده شده است:

سوالات متداول درباره سیلیکون

سیلیکون یکی از مواد شیمیایی پرکاربرد است و به همین دلیل ممکن است سوالات مختلفی در مورد آن مطرح شود. در اینجا برخی از پرسش‌های معمول درباره سیلیکون آورده شده است:

1. سیلیکون چیست؟

   • سیلیکون یک عنصر شیمیایی است که از سیلیکون و اکسیژن تشکیل شده و در بسیاری از مواد به شکل ترکیب‌های مختلف مانند سیلیکات‌ها، سیلیکون‌ها و سیلیس وجود دارد. سیلیکون به صورت طبیعی در پوسته زمین یافت می‌شود.

2. سیلیکون چه کاربردهایی دارد؟

   • سیلیکون در صنعت الکترونیک (به عنوان نیمه‌رسانا)، صنعت پزشکی (برای تولید ایمپلنت‌ها و ابزارهای پزشکی)، تولید سیلیکون‌های مایع، لاستیک سیلیکونی، مواد شیمیایی، تجهیزات صنعتی، لوازم خانگی، و عایق‌های الکتریکی کاربرد دارد.

3. سیلیکون چه تفاوتی با سیلیس دارد؟

   • سیلیکون و سیلیس دو ماده متفاوت هستند. سیلیکون یک عنصر شیمیایی است، در حالی که سیلیس یک ترکیب شیمیایی است که از سیلیکون و اکسیژن تشکیل شده و در سنگ‌ها، خاک‌ها و شن‌ها یافت می‌شود.

4. آیا سیلیکون برای انسان خطرناک است؟

   • سیلیکون به طور کلی برای انسان بی‌خطر است. به همین دلیل از سیلیکون در پزشکی و صنعت استفاده می‌شود. با این حال، برخی ترکیبات سیلیکونی و سیلیکات‌ها ممکن است برای سلامتی آسیب‌زا باشند اگر در معرض مقادیر زیادی از آن‌ها قرار بگیرید.

5. سیلیکون در چه صنایعی کاربرد دارد؟

   • سیلیکون در صنایع الکترونیک، خودروسازی، داروسازی، مواد غذایی، ساخت لوازم بهداشتی، رنگ‌ها و پوشش‌ها، تجهیزات پزشکی و بسیاری دیگر از صنایع کاربرد دارد.

6. سیلیکون چگونه ساخته می‌شود؟

   • سیلیکون عمدتاً از سیلیس طبیعی استخراج می‌شود که در معادن شن و ماسه وجود دارد. پس از استخراج، سیلیس در کوره‌ها با دمای بسیار بالا به سیلیکون خالص تبدیل می‌شود.

7. چگونه سیلیکون در پزشکی استفاده می‌شود؟

   • سیلیکون در پزشکی برای تولید ایمپلنت‌های پزشکی مانند ایمپلنت‌های سینه، پروتزها، کاتترها و سایر ابزارهای پزشکی استفاده می‌شود. سیلیکون به دلیل بی‌خطر بودن و ویژگی‌های انعطاف‌پذیر خود در این کاربردها بسیار مفید است.

8. چرا سیلیکون در تولید چیپ‌های کامپیوتری استفاده می‌شود؟

   • سیلیکون به عنوان یک نیمه‌رسانا با قابلیت کنترل جریان الکتریسیته در دماهای مختلف شناخته می‌شود، که این ویژگی‌ها آن را به یک ماده ایده‌آل برای تولید تراشه‌های کامپیوتری و قطعات الکترونیکی تبدیل می‌کند.

ساختارهای متفاوت سیلیکون ها

1. سیلیکون مایع (Liquid Silicone):

• ساختار: سیلیکون‌های مایع معمولاً دارای ساختار خطی و ساده‌ هستند که به آن‌ها خاصیت انعطاف‌پذیری می‌دهد. این نوع سیلیکون‌ها به طور عمده از زنجیره‌ای از اتم‌های سیلیکون و اکسیژن تشکیل شده‌اند.

• ویژگی‌ها: سیلیکون‌های مایع به دلیل ساختار غیرقطبی و نرم بودن، برای استفاده در محصولاتی مانند کرم‌های آرایشی و دارویی ایده‌آل هستند. همچنین، به دلیل خاصیت ضد آب بودن، می‌توانند در ترکیب با دیگر مواد به عنوان پوشش‌های حفاظتی نیز استفاده شوند.

• کاربرد: در صنعت آرایشی و پزشکی برای تولید کرم‌ها و لوسیون‌های پوست، به‌عنوان روان‌کننده‌ها، در تجهیزات پزشکی و برخی مواد ضدآب و ضد رطوبت.

2. سیلیکون‌های ژلی (Silicone Gels):

• ساختار: سیلیکون‌های ژلی معمولاً با افزودن گروه‌های جانبی به ساختار اصلی سیلیکون، حالت ژله‌ای و نرم پیدا می‌کنند. این گروه‌ها به ساختار خطی اصلی پیوند می‌خورند و باعث ایجاد یک بافت نرم و چسبنده می‌شوند.
• ویژگی‌ها: سیلیکون‌های ژلی از نظر فیزیکی نرم و انعطاف‌پذیر هستند و می‌توانند به عنوان یک مرطوب‌کننده طبیعی عمل کنند. این ویژگی‌ها آن‌ها را برای کاربردهای پزشکی و آرایشی بسیار مفید می‌سازد.
• کاربرد: این سیلیکون‌ها در محصولات آرایشی مانند مرطوب‌کننده‌ها، ژل‌های ضد آکنه، همچنین در استفاده پزشکی به عنوان پوشش زخم، پروتزها و در محصولات مراقبت از پوست کاربرد دارند.

3. سیلیکون‌های مقاوم به حرارت (Heat-Resistant Silicone):

• ساختار: در سیلیکون‌های مقاوم به حرارت، پیوندهای شیمیایی در ساختار سیلیکون به گونه‌ای طراحی شده‌اند که توانایی مقاومت در برابر دماهای بسیار بالا را داشته باشند. این سیلیکون‌ها اغلب دارای پیوندهای سیلیکون-اکسیژن بوده که به آن‌ها ویژگی‌های عایقی در برابر حرارت و الکتریسیته می‌دهد.
• ویژگی‌ها: این سیلیکون‌ها می‌توانند در دماهای بسیار بالا، حتی تا ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد، بدون اینکه ویژگی‌های خود را از دست بدهند، عملکرد خوبی داشته باشند. همچنین، مقاومت بالایی در برابر مواد شیمیایی دارند.
• کاربرد: سیلیکون‌های مقاوم به حرارت در صنایع خودروسازی برای ساخت واشرها و قطعات موتور، در صنعت الکترونیک به‌عنوان عایق‌های حرارتی، و در محصولات آشپزی مانند قالب‌های سیلیکونی مقاوم به حرارت کاربرد دارند.

4. سیلیکون‌های ساختمانی و عایق (Construction and Insulation Silicones):

• ساختار: این سیلیکون‌ها عمدتاً به صورت سیلیکات‌ها یا مواد کامپوزیت تشکیل می‌شوند و می‌توانند از مواد مختلفی مانند کربن یا گروه‌های فلزی در ساختار خود استفاده کنند.
• ویژگی‌ها: این سیلیکون‌ها دارای ویژگی‌هایی مانند مقاومت در برابر شرایط جوی، رطوبت و همچنین استحکام بالا در برابر فشار و کشش هستند.
• کاربرد: بیشتر در صنعت ساختمان به‌عنوان درزگیرها و عایق‌ها در درزها، پنجره‌ها و درب‌ها و همچنین در صنایع برقی برای عایق کردن کابل‌ها و تجهیزات استفاده می‌شوند.

ساختار کلی سیلیکون‌ها

سیلیکون‌ها معمولاً به صورت زنجیره‌ای از اتم‌های سیلیکون و اکسیژن در کنار گروه‌های جانبی مختلف (مانند متیل، فنیل و ... ) وجود دارند. این زنجیره‌ها و گروه‌های جانبی به ساختار سیلیکون‌ها ویژگی‌هایی نظیر انعطاف‌پذیری، مقاومت در برابر حرارت، خاصیت ضد رطوبت و ضد مواد شیمیایی می‌دهند، که در بسیاری از صنایع کاربرد دارند.

این ویژگی‌ها سیلیکون‌ها را به انتخابی مناسب برای طیف وسیعی از صنایع از جمله الکترونیک، پزشکی، خودروسازی، لوازم خانگی، آرایشی و ساخت‌وساز تبدیل کرده است.