Սիլիկոնային կաթին բարձր սենսորային դիմացներում. Հատկություններ, դասակարգումներ և կիրառություններ

Քանի որ 19-րդ դարի երկրորդ կեսից, բարձր լարվածության էլեկտրահաղորդակցման գծերի համար ընդունելի էին միայն կերամիկ և սպիտակ պանակները: 1940-ականներին պոլիմերային նյութերի հայտնաբերումից սկսած, կերամիկ և սպիտակ պանակները արդեն չէին նախընտրելի ընտրություններ, ինչը հանգեցրեց Եվրոպայում և Ամերիկայում պոլիմերային իզոլատորների հետազոտության սկսմանը: Հետագայում հիմնականում հետազոտվել են էլեկտրական իզոլատորների ֆիզիկական հատկությունները, էլեկտրական հատկությունները, .getLong-term reliability և օպտիմալ ձևերը, իսկ արդյունավետությունը շարունակում էր բարձրանալ:

Բարձր մոլեկուլային քանակով նյութերի մեջ, որոնք կարող են փոխարինել կերամիկ և սպիտակ պանակները, սիլիկոն կաուչուկը դեռ է ցուցադրել գործնական կիրառման հատկություններ 1960-ականներին և դարձել է տարբեր պոլիմերների մեջ առանձնահատուկ: Սիլիկոն կաուչուկի իզոլատորները ունեն մի շարք առավելություններ կերամիկ իզոլատորների համեմատ ՝ առաջին կարգում, նրանք թեթև են, հեշտ է աշխատել դրանց հետ և ավելի անվտանգ են, երկրորդ կարգում, կերամիկ իզոլատորները հեշտությամբ կարող են կոտրվել հարվածի դեպքում, իսկ սիլիկոն կաուչուկի իզոլատորները կարող են արդյունավետ հանդիպել մեխանիկական հարվածներին, ինչպիսիք են մեքենայի հարվածը էլեկտրահաղորդակցման սյուներին:

Չնայած այլ պոլիմերային նյութերը նույնպես ունեն վերը նշված առավելությունները, միայն սիլիկոն կաուչուկը առաջացնում է նվազագույն միջավայրային ներկայացում: Պոլիմերային իզոլատորները ջրատարած են, որը չի թույլատրում ջրային կապույտների հաղորդումը և մակերևույթի արկածը ջրային կապույտների պատճառով: Ավելին, սիլիկոն կաուչուկի իզոլատորների ջրային դեմքը ավելի արագ վերականգնվում է այլ պոլիմերային իզոլատորների համեմատ, ինչը դարձնում է դրանք անհայտ նյութեր, համապատասխան երկար ժամկետով օգտագործման համար դարձարան միջավայրերում: Այս հոդվածը բացատրում է բարձր լարվածության էլեկտրական իզոլացիայում օգտագործվող սիլիկոն կաուչուկի հատկությունները և ներկայացնում է վերջին զարգացման դիրքերը:

1 Սիլիկոն կաուչուկի հատկությունները

1.1 Սիլոքսան կապի քիմիական հատկությունները

1.1.1 Քիմիական կայուն կապ

Սիլիկոն կաուչուկի հիմնական մասը կազմված է սիլոքսան (Si-O) կապերից: Սի (1.8) և O (3.5) էլեկտրոնեգատիվության միջև գոյություն ունեցող նշանակալի տարբերության պատճառով ձևավորվում է բևեռային կառուցվածք, ինչպես ցուցադրված է նկ. 1-ում (բացակայում է), որը ցուցադրում է իոնային կապի հատկություններ: Այսպիսով, Si-O կապի էներգիան ավելի բարձր է, քան C-C-ի (տես աղյուսակ 1): Ավելին: (1) հիմնական շղթայի իոնային բնույթի պատճառով կողմնային շղթաների մեթյիլ C-H գրուպների բևեռայինությունը նվազում է, ինչը դրանք ավելի պատրաստ է այլ մոլեկուլների հարվածին, ինչը հետևաբար առաջացնում է սիլիկոն կաուչուկի հիմնական մասի կայունությունը: (2) քանի որ Si-ն հեշտ չի ձևավորում կրկնակի կամ եռակի կապեր, հիմնական շղթան ավելի պակաս է հանգամանում, իսկ Si-C կապերը բարձրակայուն են, ինչը հետևաբար բարձրացնում է սիլիկոն կաուչուկի հիմնական մասի կայունությունը:

1.1.2 Բարձր կայուն պոլիմեր

Սիլոքսան (Si-O-Si) կապի անկյունը մեծ է (130°–160°), ինչը ավելի բարձր ազատություն է տալիս, քան օրգանիկ պոլիմերները (C-C կապի անկյունը ~110°): Ավելին, Si-O կապի երկարությունը (1.64 Å) ավելի երկար է, քան C-C-ի (1.5 Å): Սա նշանակում է, որ ընդհանուր պոլիմերային մոլեկուլը ավելի շարժվող է և ավելի հեշտ է դեֆորմացվում:

1.1.3 Հելիկայական կառուցվածք

Միջակայքային սիլոքսան կապերը հիմնական շղթայում են տարածվում իոնային ձգողության պատճառով, իսկ արտաքին կողմը կազմված է թույլ միջակայքային համագործակցություն ունեցող մեթյիլ գրուպներից, ինչը առաջացնում է թույլ միջակայքային ուժեր:

1.2 Սիլիկոն կաուչուկի հատկությունները

Ըստ 1.1-ում նշված քիմիական հատկությունների, սիլիկոն կաուչուկը ունի հետևյալ հատկությունները, որոնք համապատասխանում են բարձր լարվածության էլեկտրական իզոլացիայի համար:

1.2.1 Ջերմային և ցուրտային կայունություն

Սիլիկոն կաուչուկը ունի բարձր կապի էներգիա և կայուն քիմիական կայունություն, որը ավելի բարձր ջերմային կայունություն է տալիս, քան օրգանիկ պոլիմերները: Ավելին, թույլ միջակայքային ուժերի պատճառով նրա կայուն ջերմաստիճանը ցածր է, ինչը առաջացնում է կայուն ցուրտային կայունություն: Այսպիսով, նրա հատկությունները կայուն են անկախ տեղաշարժի տարածքից:

1.2.2 Ջրային կայունություն

Բազմասիլոքսանի մակերևույթը կազմված է մեթյիլ գրուպներից, որը տալիս է ջրային կայուն հատկություններ և հետևաբար լավ ջրային կայունություն:

1.2.3 Էլեկտրական հատկություններ

Սիլիկոն կաուչուկը ունի պակաս կարբոնային ատոմներ, քան օրգանիկ պոլիմերները, ինչը առաջացնում է լավ արկածային և հետևացման կայունություն: Ավելին, նույնիսկ կայուն լարվածության դեպքում նրա կողմից կառուցվում է իզոլացիոն սիլիկա, ինչը հետևաբար առաջացնում է բարձր էլեկտրական իզոլացիոն հատկություններ:

1.2.4 Կայունություն առաձգական պայմանների նկատմամբ

Նկ. 1-ում ցուցադրված է, որ սիլոքսան կապի էներգիան ավելի բարձր է, քան ультрафиолетовое (UV) լույսի էներգիան, ինչը դարձնում է դրան կայուն Ultra Violet առաձգական պայմանների նկատմամբ: Արագացված օզոնային կայունության փորձերում օրգանիկ պոլիմերները կոտրվում են վայրկյաններից մինչև ժամեր, իսկ սիլիկոն կաուչուկը չունի կոտրում չորս շաբաթ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առաջ առ......