सिलिकॉन के बारे में कई लोगों की धारणा रसोई में है: बेकिंग पैन, फावड़े, केक मोल्ड, जो पकड़ने में नरम होते हैं लेकिन ओवन में रखे जाने पर बहुत गर्मी प्रतिरोधी होते हैं; यहां तक कि 200 डिग्री से अधिक के उच्च तापमान से बाहर आने पर भी कोई "पिघलना" दिखाई नहीं देता है।
जिन नरम सामग्रियों के संपर्क में हम आम तौर पर आते हैं, जैसे प्लास्टिक बैग, रबर बैंड, फोम कॉटन, तापमान अधिक होने पर चिपचिपे, विकृत या यहां तक कि पिघल जाएंगे।
सिलिकॉन "सहज ज्ञान से मुकाबला" कोमलता और उच्च तापमान प्रतिरोध क्यों प्राप्त कर सकता है? आज हम संरचना, इलेक्ट्रॉनिक व्यवहार से लेकर इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों तक इस मामले को समझाएंगे।
01 कंकाल को अलग करें और देखें
सिलिकॉन (अधिक सटीक रूप से, सिलिकॉन रबर को कमरे के तापमान या उच्च तापमान पर वल्केनाइज्ड किया जाता है, पॉलीडिमिथाइलसिलोक्सेन, पीडीएमएस की एक मुख्य श्रृंखला के साथ) में सामान्य कार्बनिक रबर - सी {{1}ओ - सी अकार्बनिक कार्बनिक संकर मुख्य श्रृंखला से एक पूरी तरह से अलग "कंकाल" होता है। यह मुख्य श्रृंखला एक साथ इसकी "कोमलता" और "गर्मी प्रतिरोध" निर्धारित करती है।
यह नरम क्यों है?
अधिक लंबी बॉन्ड लंबाई और व्यापक बॉन्ड कोण: Si{0}O बॉन्ड C-C बॉन्ड से अधिक लंबे होते हैं, और Si{2}}O-Si का बॉन्ड कोण भी बड़ा होता है। इन दोनों चीजों का संयोजन श्रृंखला खंड को घुमाने के लिए एक बड़ा "गति के लिए स्थान" छोड़ता है, जिससे श्रृंखला के लिए आगे और पीछे झुकना आसान हो जाता है - ग्लास संक्रमण तापमान (टीजी) इसलिए बहुत कम होता है (पीडीएमएस टीजी अक्सर -120 डिग्री के आसपास होता है)। ऐसी दुनिया में जहां कमरे का तापमान टीजी से बहुत अधिक है, यह स्वाभाविक रूप से एक "मोलस्क" है।
साइड बेस "स्नेहन": सबसे आम सिलिकॉन साइड बेस - CH3 है। मिथाइल समूह आकार में छोटे होते हैं और एक दूसरे के साथ कमजोर अंतःक्रिया करते हैं। आणविक स्तर पर अदृश्य चिकनाई वाला तेल लगाने की तरह, जंजीरें एक-दूसरे के साथ बहुत "चिपचिपी" नहीं होती हैं। मैक्रोस्कोपिक रूप से, वे नरम दिखाई देते हैं और उनमें हल्का प्रतिक्षेप होता है।
कम घूर्णी अवरोध: Si{0}}O बंधन के चारों ओर घूर्णी प्रतिरोध छोटा है, और खंड आपस में जुड़े जोड़ों की तरह लचीले हैं, जो कम टीजी का सूक्ष्म स्रोत भी है।
यह ऊष्मा{{0}प्रतिरोधी क्यों है?
Si{0}}O बंधन स्वयं तोड़ने में बहुत सक्षम है: Si{1}}O बंधन की बंधन ऊर्जा विशिष्ट C-C और C{3}O बंधन की तुलना में काफी अधिक है, इसे "तोड़ने" के लिए उच्च ऊर्जा की आवश्यकता होती है, इसलिए यह उच्च तापमान पर आसानी से नहीं टूटता है।
अकार्बनिक कंकाल: कार्बनिक रबर की मुख्य श्रृंखला आम तौर पर सी {{0} सी या सी {{1} ओ होती है, जो गर्म ऑक्सीजन स्थितियों के तहत प्रतिक्रियाशील मुक्त कणों द्वारा हमला करने के लिए अधिक संवेदनशील होती है; Si{2}}O मुख्य श्रृंखला अधिक स्थिर है और धीमी थर्मल ऑक्सीडेटिव उम्र बढ़ने से गुजरती है।
आग लगने की स्थिति में एक सुरक्षात्मक आवरण के साथ आता है: सिलिकॉन रबर उच्च तापमान/खुली लौ के तहत सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO ₂) के समान एक घनी अकार्बनिक राख परत उत्पन्न करेगा, जैसे गर्मी और ऑक्सीजन को लगातार आक्रमण से रोकने के लिए खुद को गर्मी प्रतिरोधी खोल के साथ कवर करना, इसलिए इसे आमतौर पर "स्वयं बुझाने" और "गैर टपकने" की विशेषता होती है।
एक वाक्य में सारांश:
कोमलता जंजीरों के लचीलेपन और कमजोर अंतर-आणविक अंतःक्रियाओं से आती है, जबकि गर्मी प्रतिरोध मजबूत Si{0}}O बांड और अकार्बनिक पायरोलिसिस उत्पादों से आता है। ये दोनों बातें विरोधाभासी नहीं हैं.
