सिलिकॉन रबर के उत्कृष्ट उच्च और निम्न तापमान प्रतिरोध के कारण क्या हैं

सिलिकॉन रबर के अत्याधिक ऊंचे और निम्न तापमान प्रतिरोध के कारण

सिलिकॉन रबर (Silicone Rubber) एक बहुलक सामग्री है जो मुख्य रूप से सिलिकॉन-ऑक्सीजन (Si-O-Si) बंधों से गठित होती है। यह दोनों ऊंचे और निम्न तापमान के लिए अद्वितीय प्रतिरोध प्रदर्शित करता है, बहुत निम्न तापमान पर लचीलाता बनाए रखता है और लंबे समय तक ऊंचे तापमान पर प्रकट होने पर भी काफी उम्र या प्रदर्शन में कमी नहीं होती। नीचे सिलिकॉन रबर के अत्याधिक ऊंचे और निम्न तापमान प्रतिरोध के मुख्य कारण दिए गए हैं:

1. विशिष्ट अणु संरचना

• सिलिकॉन-ऑक्सीजन बंधों (Si-O) की स्थिरता: सिलिकॉन रबर का आधार वैकल्पिक सिलिकॉन (Si) और ऑक्सीजन (O) परमाणुओं से बना होता है, जो सिलिकॉन-ऑक्सीजन (Si-O-Si) बंध बनाते हैं। इन बंधों की बहुत ऊंची बंध ऊर्जा (लगभग 450 kJ/mol) होती है, जो कार्बन-कार्बन (C-C) बंधों (लगभग 348 kJ/mol) से बहुत अधिक है। यह सिलिकॉन-ऑक्सीजन बंधों को ऊंचे तापमान पर टूटने से रोकता है, जिससे सिलिकॉन रबर की असाधारण ऊष्मीय स्थिरता का योगदान होता है।

• विशाल बंध कोण: सिलिकॉन-ऑक्सीजन बंधों में बंध कोण बहुत बड़ा (लगभग 140°) होता है, जो अणुश्रृंखला को उच्च लचीलाता प्रदान करता है। यह बड़ा बंध कोण निम्न तापमान पर अणुश्रृंखलाओं को जमने से रोकता है, जिससे सिलिकॉन रबर बहुत ठंडे पर भी अपनी लचीलाता और लोच बनाए रखता है।

• कम ग्लास ट्रांजिशन तापमान (Tg): सिलिकॉन रबर का ग्लास ट्रांजिशन तापमान (Tg) आमतौर पर -120°C के आसपास होता है, जो अधिकांश कार्बनिक रबरों (जैसे नाइट्राइल रबर या नेप्रीन) से बहुत कम है। इसका अर्थ है कि सिलिकॉन रबर बहुत निम्न तापमान पर भी नरम और लोचदार रहता है, जिससे दुर्बलता नहीं होती।

2. कमजोर वैन डर वाल्स बल

• कमजोर अणु के बीच के प्रतिक्रियाएं: सिलिकॉन रबर के अणुओं के बीच वैन डर वाल्स बल बहुत कमजोर होते हैं, जो अणुश्रृंखलाओं को स्वतंत्र रूप से चलने की अनुमति देते हैं। भले ही निम्न तापमान पर, अणुश्रृंखलाएं मजबूत अणु के बीच के प्रतिक्रियाओं के कारण जमने के बजाय अच्छी लचीलाता बनाए रखती हैं।

• कम संसंधि ऊर्जा घनत्व: कमजोर अणु के बीच के प्रतिक्रियाओं के कारण, सिलिकॉन रबर में कम संसंधि ऊर्जा घनत्व होता है, जो इसे ऊंचे तापमान पर एक साथ चिपकने या पिघलने से रोकता है, जिससे इसके यांत्रिक गुण बने रहते हैं।

3. अत्याधिक ऑक्सीकरण प्रतिरोधकता

• उच्च रासायनिक स्थिरता: सिलिकॉन रबर में सिलिकॉन-ऑक्सीजन बंध ऑक्सीजन और ओजोन द्वारा ऑक्सीकरण के लिए अत्यधिक प्रतिरोधी होते हैं, जिससे यह रासायनिक विघटन से बचता है। इसके विपरीत, कार्बन-कार्बन बंध ऊंचे तापमान पर ऑक्सीकरण के लिए अधिक संवेदनशील होते हैं, जो सामग्री के उम्र और प्रदर्शन में गिरावट का कारण बनते हैं। सिलिकॉन रबर की अत्याधिक ऑक्सीकरण प्रतिरोधकता इसे ऊंचे तापमान के पर्यावरण में लंबे समय तक उपयोग करने की अनुमति देती है बिना किसी महत्वपूर्ण विघटन के।

• यूवी और ओजोन के खिलाफ प्रतिरोध: सिलिकॉन रबर भी अत्यधिक अल्ट्रावायलेट (UV) प्रकाश और ओजोन के खिलाफ प्रतिरोध प्रदर्शित करता है, जिससे लंबे समय तक बाहरी स्थितियों में प्रकट होने पर विघटन या टूटने से बचा जा सकता है।

4. कम ऊष्मीय विस्तार गुणांक

कम ऊष्मीय विस्तार: सिलिकॉन रबर का ऊष्मीय विस्तार गुणांक लगभग आधा या एक तिहाई होता है जितना आम कार्बनिक रबरों का होता है। इसका अर्थ है कि सिलिकॉन रबर तापमान परिवर्तनों के लिए न्यूनतम आयामी परिवर्तन देखता है, जिससे ऊष्मीय विस्तार और संकुचन से उत्पन्न तनाव और विकृति कम होती है। यह इसकी स्थिरता और विश्वसनीयता को अत्यधिक तापमान की स्थितियों में और बढ़ाता है।

5. रासायनिक अपघटन प्रतिरोधकता

व्यापक रासायनिक स्थिरता: सिलिकॉन रबर अम्ल, क्षार, और विलायकों सहित विभिन्न रासायनों के खिलाफ अत्यधिक प्रतिरोधी होता है, विशेष रूप से ऊंचे तापमान पर। यह इसे ऐसे औद्योगिक अनुप्रयोगों में उपयुक्त बनाता है जहाँ यह तीव्र रासायनिक परिवेशों को सहन करते हुए अपने भौतिक और यांत्रिक गुणों को बनाए रखना चाहिए।

6. अत्याधिक विद्युत अवरोधक गुण

उच्च दीपक शक्ति: सिलिकॉन रबर अत्याधिक विद्युत अवरोधक गुण प्रदर्शित करता है, जो ऊंचे और निम्न तापमान पर भी स्थिर दीपक शक्ति बनाए रखता है। इससे इसका व्यापक उपयोग विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगों में होता है, विशेष रूप से उन अनुप्रयोगों में जहाँ तापमान प्रतिरोध और विद्युत अवरोधकता दोनों की आवश्यकता होती है।

अनुप्रयोग क्षेत्र

इन अद्वितीय विशेषताओं के कारण, सिलिकॉन रबर निम्न क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है:

• अंतरिक्ष उद्योग: सील, गास्केट और केबल जैकेट बनाने के लिए, जो अत्यधिक तापमान की स्थितियों में विश्वसनीय रूप से काम करने की आवश्यकता होती है।

• ऑटोमोबाइल उद्योग: इंजन कक्ष में सील, होज और वायर हार्नेस सुरक्षा के लिए, जहाँ यह इंजन द्वारा उत्पन्न ऊंचे और निम्न तापमान को सहन कर सकता है।

• इलेक्ट्रॉनिक्स: अवरोधक सामग्री, सील और तापीय पैड के लिए, जो विभिन्न तापमान पर विद्युत अवरोधकता और यांत्रिक प्रदर्शन बनाए रखने की आवश्यकता होती है।

• निर्माण उद्योग: सीलेंट और पानी से बचाने वाली सामग्री के लिए, जो बाहरी अवस्थाओं में लंबे समय तक उपयोग किए जा सकते हैं, जलवायु परिवर्तनों का प्रतिरोध करते हुए।

सारांश

सिलिकॉन रबर के अत्याधिक ऊंचे और निम्न तापमान प्रतिरोध का मुख्य कारण इसकी विशिष्ट अणु संरचना, कमजोर अणु के बीच के प्रतिक्रियाएं, अत्याधिक ऑक्सीकरण प्रतिरोधकता, और कम ऊष्मीय विस्तार गुणांक हैं। इन गुणों के कारण सिलिकॉन रबर विस्तृत तापमान पर अच्छा यांत्रिक प्रदर्शन, लचीलाता, और लोच बनाए रखता है, जिससे यह विभिन्न आवश्यक ऑपरेटिंग परिवेशों के लिए उपयुक्त होता है।