Skræddersyede silicium byggeklodser

Det brede spektrum af anvendelser for silikoner omfatter medicinske implantater, kosmetik, hydrauliske olier, tætningsmidler og korrosionsbeskyttelse - et vigtigt emne, i lyset af globale korrosionsskader på omkring 3,3 billioner US$ om året. For at optimere siliciumbaserede syntetiske materialer til specifikke applikationer, Der kræves skræddersyede chlorsilan-byggeblokke for at producere og tværbinde de langkædede polymerer. Dette påvirker, for eksempel, materialets viskositet og flydeegenskaber. Helt nye udfordringer dukker op inden for 3-D-print, med hvilke produkter såsom individualiserede løbesko kan fremstilles.

Siden 1940, Müller-Rochows direkte proces har dannet rygraden i silikoneindustrien. I denne proces, elementært silicium omdannes med methylchlorid til methylchlorsilaner ved høje temperaturer og tryk i nærværelse af en kobberkatalysator. Arbejdsgruppen ledet af professor Matthias Wagner ved Institut for Uorganisk og Analytisk Kemi ved Goethe Universitet Frankfurt har nu udviklet en komplementær proces, der har flere fordele i forhold til den direkte proces:Den bruger hexachlordisilan og chlorerede kulbrinter som udgangsmaterialer. "Hexachlordisilan er allerede masseproduceret til halvlederindustrien, og den perchlorethylen (PER), vi bruger særligt hyppigt, er en ikke-brændbar væske, som er så billig, at den bruges over hele verden som opløsningsmiddel til kemisk rensning, " siger Matthias Wagner. processen kører ved stuetemperatur og under normalt tryk. For at aktivere det, kun en lille koncentration af chloridioner er nødvendig i stedet for en katalysator.

"Vores proces producerer højt funktionaliserede organochlorsilaner, som er ideelle tværbindere. deres specielle struktur giver fremragende muligheder for at justere siliciumkædernes mekaniske fleksibilitet efter ønske, " forklarer medopfinder Isabelle Georg, hvis doktorafhandling er sponsoreret af Evonik Foundation. Julian Teichmann var også involveret i projektet. Han bekræfter, at frem for alt det tætte samarbejde mellem Goethe-universitetet og Evonik havde en enorm indflydelse på hans uddannelse:"Regelmæssig diskussion af vores resultater med Evoniks industrielle kemikere åbnede mine øjne fra begyndelsen for økonomiske begrænsninger og økologiske krav. Det var fascinerende at følge vejen fra vores opdagelser i laboratoriet via patenteringsprocedurerne til realisering i teknisk skala i praksis."

Kemikerne i Frankfurt mener, at deres monomerers særlige potentiale ligger i, at de ikke kun indeholder silicium-chlor-bindinger, men også carbon-carbon multiple bindinger. Formålet med førstnævnte er at konstruere de uorganiske silicium-iltkæder; sidstnævnte kan forbindes til organiske polymerer. Denne unikke kombination tillader nye veje til uorganisk-organiske hybridmaterialer.