Силикон – главный материал XXI века

foto_500_622.jpgЧто общего между авиалайнером и губкой для мытья посуды, автомобилем и контактными линзами, телефоном и космической станцией? Все эти механизмы, вещи и устройства содержат в себе силикон.

Он может быть жидким как вода или твердым как стекло – полиорганосилоксан или просто силикон, по мнению многих научных экспертов, является главным материалом XXI века, кардинально изменившим нашу жизнь. Любое соединение, имеющее в составе кремний можно отнести к силиконам. Собственно от английского названия кремния «Silicon» и берет название вся группа силиконовых материалов.

Силиконы имеют колоссальное значение в современной индустрии. Если посмотреть вокруг себя, то практически какой бы предмет современного мира мы не увидели, каждый из них имеет в своем составе силикон.

Кислород и кремний являются самыми распространенными элементами на Земле. Кварц, горный хрусталь и обычный речной песок – везде в основе кремний, природные запасы которого велики и постоянно пополняются, а значит, и ресурс для получения силиконов практически неисчерпаем.

Чтобы понять, отчего так популярен этот материал, нужно рассмотреть его на самом глубоком молекулярном уровне.

К основной цепочке кремний-кислород-кремний (Si-O-Si) могут присоединяться практически любые элементы и в любой последовательности. Это может быть и нелинейная структура, и молекулярная решетка. Способность организовывать множество различных вариантов химической связи – необычные свойства силикона.

Силиконовые материалы появляются благодаря сочетанию, казалось бы, несочетаемых элементов, благодаря чему они обладают особыми свойствами. Именно силиконы обладают очень высоким и очень хорошим диапазоном температур – от -120 до +300 градусов. При этом от -60 до +200 работает любой даже самый распространённый вид этого материала.

Резкий перепад между этими температурными отметками – экстремальные условия для очень многих материалов. Но только не для силиконов, что очень легко проверить. Температура кипения воды 100 градусов и мгновенный перепад до нуля (момента образования льда) не оставляет на образцах силикона ни следа.

Вне зависимости от внешнего вида и области применения, исходное сырье для всех силиконовых изделий выглядит одинаково – это всегда жидкость. При этом силикон легко становится твердым материалом, который можно легко шлифовать, полировать, вырезать и вообще обрабатывать как угодно. Также силикон может быть резиноподобным – мягким и эластичным, который можно с легкостью сжимать, сгибать и растягивать.

То, каким будет силикон, полностью зависит от катализатора. Первый этап – получение силиконовых жидкостей, масел и силиконовых каучуков.

Жидкое сырье принимает нужную форму после взаимодействия с катализатором и пока оно не остыло, будущий силикон можно окрасить в любые цвета. Завершающая стадия – вулканизация, когда под действием горячего воздуха силиконовая масса твердеет, принимая вид готового изделия.

Температура вулканизации силикона – верхний предел нормальной работы будущего изделия. По завершению вулканизации форма и свойства материала будут уже постоянны, поэтому в вулканизатор масса поступает уже сформированная.

А сам процесс формовки называется – экструзией и очень напоминает работу обычной мясорубки. Силиконовая смесь загружается в аппарат, мощный спиральный поршень которого буквально выдавливает силикон в имеющееся отверстие, представляющее собой профиль будущего изделия. Чтобы сделать деталь другой формы, нужно всего лишь сменить насадку профиля. Именно так производятся всевозможные медицинские трубки и зонды, шланги гидравлических систем, изоляционные ленты для печей и бытовой техники, которая сейчас почти вся укомплектована силиконом.

Вообще видов силиконовой резины очень много, но разница между ними – внешний вид, плотность, набор свойств и т.д., проявляются только после вулканизации. Этап высокотемпературной вулканизации достаточно короткий – в среднем всего 10-15 мин воздействия. Время выдержки зависит от типа резины и её назначения. К разным резинам предъявляются разные требования и для каждой есть свои точные технические условия – легко ли рвется, хорошо ли растягивается, каков показатель её твердости и многое другое. fotoDetalle1_500_622.jpg

Фактически силиконам можно придать любые свойства – вплоть до самых невероятных. Но сделать это можно только на этапе работы с сырьем, поскольку готовый силиконовый продукт, прошедший вулканизацию био и химически инертным, то есть не образует новые химические связи. Именно поэтому силиконам не страшны многие агрессивные среды.

Силиконы легко выдерживают кратковременный контакт с концентрированными кислотами и щелочами. А в их слабых растворах могут находиться практически бесконечно, опять же, не теряя при этом своих свойств.

Именно за счет своей инертности силиконы активно используются в медицине.

Медицинский силикон производится с помощью платиновых катализаторов. Наличие драгоценного металла делает силикон абсолютно безопасным для человека. В биологической среде в которой могут находиться импланты и протезы из силиконовой резины или куда временно помещены какие-то устройства или инструменты (зонды, дренажи) не вызывают отторжения в организме и совершенно нетоксичны.

В частности, использование силикона значительно снижает вероятность возникновения осложнений после операции.

Благодаря силикону врачам удалось победить самое распространенное старческое заболевание. С возрастом у человека теряется зрение и происходит это главным образом из-за помутнения хрусталика. Теперь врачи ставят таким пациентам силиконовые хрусталики. Впервые такая операция была произведена нашим соотечественником известным офтальмологом Святославом Федоровым, который благодаря искусственному хрусталику мгновенно возвращал пожилым людям зрение.

Но силикон помогает восстановить зрение не только при оперативном вмешательстве. Контактные линзы также состоят из силикона. Несмотря на кажущуюся хрупкость, такие линзы достаточно прочные. При правильном подборе, тончайшие силикон-гидрогелевые линзы не наносят никакого вреда глазам.

А мизерное присутствие платины придает силикону и заживляющие свойства. От ожогов и шрамов можно легко избавиться при помощи силиконового пластыря, которые уже довольно давно были разработаны российскими учеными. Они очень хорошо помогают при ожогах, для разглаживания келоидных швов после ожогов и операций.

Если Вы случайно получили несерьезный ожог, то достаточно на место ожога наложить полосочку силиконового пластыря. И уже спустя очень короткое время Вы обнаружите, что никаких следов от ожога у Вас больше нет.

Впрочем, долговечностью могут похвастаться практически все силиконы. Под водой и в открытом космосе, на кухонном столе и в человеческом организме – силиконы везде работают очень долго и одинаково надежно. И судя по всему, силикон только начинает свое грандиозное шествие по планете.