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硅元素的“有機”新生活

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硅元素的“有機”新生活
瀏覽次數:1741次   標簽:硅元素的“有機”新生活

寄語:沒有硅也就沒有今天的電子工業,也就沒有今天現代化的生活,它讓我們的生活更豐富多彩!


      地球上最豐富的元素是氧,占49.4%,其次是硅(英文silicon,元素符號Si),占25.7%。然而,硅元素在動植物中所占的重量比卻非常小。硅大約占人體重量的0.002%,也就是說一個成年人的身體中大約有1到2克硅。人體中硅含量之少和地球上硅元素之豐富形成鮮明對比。有些植物的生長過程中,如水稻,需要硅元素。稻殼和稻稈燃燒后有一定量的二氧化硅生成。然而,硅在動物生理過程中的作用還鮮為人知。最近在這方面的一些研究結果還有待于進一步證實。


      雖然硅元素在人體中的含量甚少,生物功能還不清楚。但是,它在當代人類生活中的重要性絕非一般。高純度單晶硅是半導體的基材。可以說,沒有硅也就沒有今天的電子工業,也就沒有今天現代化的生活。


      硅元素在當代人類生活中的地位還體現在另一類材料中,那就是有機硅材料。今天的塑料中大部分是碳聚合物,如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、尼龍、聚酯,等等。有機硅聚合物是與眾不同的一類高分子材料。它們的分子主鏈是由硅和氧為重復單元。在硅和氧的主鏈上,每個硅原子插上兩個甲基(-CH3)。如果把有機硅分子比作糖葫蘆,主鏈是硅氧組成的“酸渣果”,外層可謂由甲基(-CH3-)所組成的“糖衣”。有機硅中的“有機”主要是指這些包裹在硅氧鏈外圍的甲基(-CH3)基團。由于它們的存在,有機硅表現為“有機的”疏水性。同時,有機硅還有耐高低溫、耐紫外光等特性。



有機硅的分子模型。此模型包含5個硅和4個氧的硅氧鏈(Si-O-Si-O-Si-O-Si-O-Si),中間的硅上接兩個甲基(-CH3),端位硅上接三個甲基。橙色球為硅,紅色為氧,黑色和藍色分別為碳和氫(-CH3)。


      有硅材料進入人類生活的歷史只有約半個世紀左右。今天,雖然公眾已經充分享受著它們帶來的好處,但對這類材料的了解還十分有限。


      有機硅高分子材料一般以油的形態出現,因此它們通常被叫作硅油。硅油無色,無味,透明,無毒,就狀態而言,有些像水一樣流淌,有些像蜂蜜一樣粘稠,有些甚至像口香糖一樣硬實。這些硅油添加在洗滌劑中、化妝品中、汽車中、航天飛機上,起到潤滑、傳動、保護皮膚等功能。查看家中洗頭膏的標簽,你可能會發現產品成分中“二甲基硅氧烷聚合物”的字樣。這就是我們這里提到的有機硅油的另一種叫法。另外,當這些硅油被制作成硅橡膠或粘合劑時,它們被做成嬰兒奶嘴,摩天大廈的玻璃粘接膠,電子器件的保護膠,等等。硅橡膠還是外科手術中相關器官的替代品。

有機硅具有“當代工業味精”之美稱。高質量的生活,離不開有機硅材料。因此,人均有機硅用量是衡量一個國家生活水平的標志。目前,中國人均有機硅用量0.3kg,還不到歐美國家的1/4。隨著中國經濟水平的提高,有機硅工業有廣闊的發展空間。有機硅是一類非常重要的材料,是提升你我生活質量的材料。

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