La silicona (normalment referint-se al cautxú de silicona) és un material elàstic polimèric amb una cadena principal de silici-oxigen (Si-O) i grups orgànics a les cadenes laterals. La seva forma es pot diversificar mitjançant el disseny de la formulació i les tècniques de processament per satisfer diversos requisits d'enginyeria. Aquest article descriu sistemàticament els principis de preparació, les característiques de rendiment i les àrees d'aplicació de les principals formes com la silicona sòlida, la silicona escumosa i la silicona esponjosa.
I. Goma de silicona sòlida
Preparació i estructura
La silicona sòlida es produeix barrejant goma de polisiloxà crua amb farcits de reforç (per exemple, sílice pirogènica), agents de control d'estructura, agents de reticulació i additius, seguit de la composició, el modelat i la vulcanització. Els mètodes de vulcanització inclouen el curat amb peròxid i el curat per addició (catalitzat per platí), formant una estructura densa de xarxa tridimensional.
Característiques de rendiment
- Estabilitat tèrmicaTemperatura de servei a llarg termini -60 °C ~ 250 °C, resistència a curt termini superior a 300 °C.
- Inèrcia químicaResistent a l'ozó, a la radiació UV, a diversos medis químics i fisiològicament inert per als estàndards mèdics/de qualitat alimentària.
- Propietats mecàniquesRang de duresa 10~80 Shore A, resistència a la tracció 4~12 MPa, resistència al trencament 10~50 kN/m.
- Aïllament elèctricResistivitat volumètrica >10¹⁵ Ω·cm, resistència dielèctrica 15~30 kV/mm.
- Permeabilitat dels gasosPermeabilitat significativament més alta a gasos com l'O₂ i el CO₂ en comparació amb els cautxús orgànics.
Aplicacions típiques
Anells de segellat, catèters mèdics, coixinets conductors de teclat, aïllament de cables d'alta temperatura, tetines de biberons.
II. Goma de silicona escumada
Preparació i estructura
Produït mitjançant agents espumants químics (per exemple, azodicarbonamida) que es descomponen per generar gas o escuma física (escuma supercrítica de CO₂), formant estructures mixtes de cèl·lules tancades/obertes durant la vulcanització. La densitat es pot reduir a 0,25~0,60 g/cm³.
Característiques de rendiment
- Densitat i amortimentDensitat reduïda entre un 40% i un 70%, deformació per compressió <10% (50% de compressió, 22 h).
- Aïllament tèrmic i acústicConductivitat tèrmica 0,08~0,12 W/(m·K), coeficient d'absorció acústica 0,6~0,9 (500 Hz).
- Resistent a la flamaClassificació UL94 V-0, índex d'oxigen límit >30%.
- CompressibilitatTaxa de compressió fins a un 80%+, temps de rebot <0,5 s.
Aplicacions típiques
Juntes de segellat aeroespacial, barreres tèrmiques contra incendis, coixinets antixocs per a dispositius electrònics, agafadors d'equipament esportiu.
III. Goma de silicona esponjosa
Preparació i estructura
Utilitza vulcanització a baixa temperatura i processos d'escuma eficients per formar xarxes interconnectades de cèl·lules altament obertes (>90%). Mida de porus de 100~500 μm, densitat tan baixa com 0,15 g/cm³.
Característiques de rendiment
- PermeabilitatPermeabilitat a l'aire 5~20 L/(dm²·min) (diferència de pressió de 100 Pa), permeabilitat a la humitat >2000 g/(m²·24h).
- FlexibilitatTensió necessària per a una compressió del 50% 0,01~0,05 MPa, vida a fatiga >10⁵ cicles.
- Absorció de líquidsPot absorbir de 5 a 10 vegades el seu pes en líquid, alliberable sota pressió.
- BiocompatibilitatSupera les proves de citotoxicitat (ISO 10993-5).
Aplicacions típiques
Porta-apòsits per a ferides, capes de difusió de gasos per a piles de combustible, embalatges resistents als cops per a instruments de precisió, materials de filtració.
IV. Altres formes de silicona
1. Goma de silicona líquida (LSR)
- CaracterístiquesViscositat 5000~10000 mPa·s, cicle de modelat per injecció <30 s, contracció lineal 0,2%~0,3%.
- AplicacionsProductes infantils, encapsulació de lents òptiques, xips microfluídics.
2. Gel de silicona
- CaracterístiquesPenetració 100~300 (0,1 mm), propietats d'autocuració, constant dielèctrica 2,8~3,2.
- AplicacionsEnvasament de dispositius electrònics, agents d'acoblament d'ultrasons mèdics, medis de detecció de pressió.
3. Silicona tèrmicament conductora
- CaracterístiquesConductivitat tèrmica 1,5~6,0 W/(m·K), tensió de ruptura >5 kV/mm, viscositat 500~2000 Pa·s.
- Aplicacions: Coixinets tèrmics de CPU, materials d'interfície de mòdul d'alimentació, dissipació de calor de LED.
V. Comparació de forma i rendiment
| Formulari | Densitat (g/cm³) | Porositat | Taxa de rebot de compressió | Resistència a la temperatura màxima | Duresa típica |
|---|---|---|---|---|---|
| silicona sòlida | 1,10~1,30 | <5% | 40%~60% | 250 °C | 20~80 Shore A |
| silicona escumada | 0,25~0,60 | 40%~70% | 70%~85% | 200 °C | 5~30 Asker C |
| Esponja de silicona | 0,15~0,40 | >90% | 85%~95% | 180 °C | 3~15 Preguntador C |
| silicona líquida | 1,10~1,15 | 0% | 30%~50% | 200 °C | 10~60 Shore A |
VI. Tendències tecnològiques
- Integració funcionalEscumes de doble funció (per exemple, conductives-tèrmiques), esponges amb memòria de forma.
- Espumació microcel·lularEspumació de fluid supercrític per a porus inferiors a 10 μm, que millora l'eficiència de l'aïllament acústic/filtració.
- BiodegradabilitatIncorporació de segments degradables (per exemple, àcid polilàctic) per a dispositius mèdics absorbibles.
- Aplicacions d'impressió 4DUtilització d'efectes de memòria de forma de silicona per a estructures deformables imprimibles.
Conclusió
La versatilitat multiforme de la silicona amplia les seves aplicacions des de materials estructurals fins a suports funcionals. El disseny de formes implica essencialment un control precís de l'estructura dels porus, la densitat de reticulació i la distribució del farciment, adaptat als requisits bàsics com ara el segellat, l'amortiment, la transpirabilitat i l'aïllament tèrmic. Amb les demandes de fabricació avançada i transformació verda, l'enginyeria de formes de silicona continuarà evolucionant cap a l'ultrarendiment, la intel·ligència i la sostenibilitat.
Data de publicació: 26 de febrer de 2026
