-
Эл. почта
Hifull@hifull.com
Исчезающий пирогенный кремнезем
2025-03-08
Пигментированный диоксид кремния — наноматериал, получаемый путем высокотемпературного гидролиза хлорсилана в водородно-кислородном пламени — демонстрирует удивительные «фокусы невидимости» в современной промышленности. Его «первичные частицы» представляют собой сферические частицы размером 7–40 нм, «агрегаты» обычно имеют размер 100–500 нм, а средний размер «агломератов» составляет 1–200 мкм. Благодаря обработке поверхности гидроксилированием он приобретает уникальные физические и химические свойства, которые могут играть ключевую роль во многих сценариях применения, а также могут «исчезать» бесследно. Эта, казалось бы, противоречивая характеристика в точности отражает магическое очарование газофазной наноматериаловедения. За этой волшебной «техникой исчезновения» скрывается тонкий баланс химии поверхности, реологии и науки о интерфейсах.
1. Легкая невидимость: от твердых частиц до структурных сетей
В композитах на основе эпоксидной смолы пирогенный диоксид кремния модифицируется поверхностными силановыми связующими агентами, а гидроксильные группы образуют химические связи с матрицей смолы. При правильном добавлении необходимого количества и полном диспергировании наночастиц в дисперсионном оборудовании они образуют трехмерную сетчатую структуру в процессе сдвигового диспергирования. Эта сеть вступает в реакцию сшивания со смолой на этапе отверждения и в конечном итоге полностью интегрируется в полимерную основу. Такая интеграция увеличивает прочность композитного материала на растяжение и разрыв на 40%. При этом наночастицы образуют соединение с матрицей, достигая настоящего «исчезновения на молекулярном уровне».
Аналогично, тиксотропная регулировка пирогенного диоксида кремния в системах покрытий является более художественной. Выпаренный кремнезем образует обратимую сеть посредством водородных связей. Под действием силы сдвига конструкции сеть разрушается, и вязкость мгновенно падает. После отстаивания трехмерная сеть реконструируется, и вязкость восстанавливается. Для достижения идеального эффекта предотвращения провисания покрытия в покрытиях для новых энергетических транспортных средств требуется всего 0,83% добавки серии HIFULL®, разработанной компанией Huifu Nano. В процессе отверждения, по мере испарения растворителя и протекания реакции сшивания, наночастицы прочно закрепляются в сшитой сети и в конечном итоге становятся важным компонентом структуры покрытия.
2. Размерная трансформация: от трехмерных частиц к однородным интерфейсам
Непосредственно обнаружить присутствие пирогенного кремнезема в продукте, по-видимому, затруднительно. Это объясняется тем, что пирогенный диоксид кремния с его нанометровым размером частиц и превосходной диспергируемостью равномерно распределяется в матрице материала, образуя стабильную суспензию или раствор, существующий в форме наночастиц, и плотно соединяется с материалом матрицы посредством физических или химических воздействий, тем самым значительно улучшая эксплуатационные характеристики материала и достигая повышения производительности от макро- до микроуровней.
В изделиях из силиконовой резины пирогенный диоксид кремния взаимодействует с молекулярными цепями резины, образуя сеть нанонаполнителя. Эта структура сети может значительно улучшить прочность на разрыв, сопротивление разрыву и износостойкость резиновых изделий. Аналогично, 10% гидрофобного коллоидного кремнезема было добавлено к вулканизированному при комнатной температуре силиконовому каучуку (RTV), и светопропускание было сравнено с помощью измерителя мутности. Прозрачность пленки без добавления коллоидного кремнезема была почти такой же, как и у пленки с добавлением коллоидного кремнезема, и она была чистой и аккуратной.
Пигментированный кремнезем, по-видимому, «исчез» в конечном продукте, но на самом деле он присутствует в матрице материала в виде наночастиц, продолжая играть важную роль.
3. Преобразование энергии: от материальной сущности к функциональному носителю
На первый взгляд пирогенный диоксид кремния выглядит как пушистый белый порошок, но он также может выступать в качестве превосходного функционального носителя.
В медицинских приложениях коллоидный кремний используется в качестве носителя лекарств. Его сильная адсорбционная способность позволяет инкапсулировать лекарства в его пористой структуре и постепенно и медленно высвобождать лекарства, тем самым продлевая эффективность лекарств. Контролируя скорость высвобождения, можно также добиться доставки лекарственных средств путем таргетирования, снижения потерь лекарственных средств в организме, улучшения терапевтического эффекта и снижения побочных эффектов лекарств.
Среди полиолефиновых катализаторов и порошковых катализаторов на основе оксидов металлов пирогенный диоксид кремния отличается высокой чистотой, а его удельная площадь поверхности и размер пор позволяют загружать больше активных ингредиентов, не влияя на каталитическую эффективность самого катализатора, что снижает побочные реакции и улучшает каталитическую активность.
В новую эпоху, в которой доминирует материаловедение, «исчезновение» пирогенного кремнезема — это не просто физическое сокрытие, а интеллектуальное преобразование, осуществляемое посредством наномодификации, контроля количества добавляемого материала, настройки оборудования для диспергирования и химической реакции. От фотоэлектрической адгезионной инкапсуляции до биомедицины, от новой энергетики до информационных технологий, от связи 5G до аэрокосмической отрасли — этот наноматериал «невидимым» образом обеспечивает новый уровень производительности и современной промышленности. Между видимым и невидимым «невидимость» пирогенного кремнезема продолжает преодолевать границы, постоянно интерпретируя новую картину и новое будущее материаловедения от микроскопического контроля до макроскопических характеристик.
