¿Cómo aplicar material de silicona en optoelectrónica?

Con el continuo progreso y desarrollo de la ciencia y la tecnología, la demanda de la gente por materiales industriales también sigue aumentando. Como material de vanguardia, los materiales fotoelectrónicos han recibido amplia atención e investigación. En este contexto, el material de silicona también se está integrando gradualmente en el campo de los materiales optoelectrónicos y se ha convertido en uno de los focos de investigación desde lo eléctrico hasta lo óptico.s?

Los siliconas pueden formar una variedad de enlaces químicos diferentes, lo que permite diseñar diversos materiales de silicona con estructuras y propiedades distintas, como cauchos de silicona, caucho de silicona líquido, aceites de silicona, entre otros.

Los siliconas se utilizan en una amplia gama de aplicaciones y poseen propiedades ópticas únicas, principalmente debido a las interacciones estructurales entre sus átomos de silicio y las moléculas orgánicas, lo que resulta en cambios en las bandas de energía y, por ende, en las propiedades ópticas. La silicona puede prepararse con mayor facilidad, sus métodos de procesamiento son convenientes, y puede utilizarse como material luminiscente en dispositivos optoelectrónicos, por ejemplo, dispositivos optoelectrónicos como pantallas de visualización; la silicona tiene diversas aplicaciones en dispositivos emisores, como la generación de energía solar como material fotovoltaico; la silicona también puede emplearse en comunicaciones ópticas, donde la tecnología fotovoltaica de silicio sustituye a las comunicaciones tradicionales. La silicona es un componente importante en la investigación y desarrollo de materiales optoelectrónicos.

Here’Aquí se presenta cierta información al respecto:

• ¿Cuál es la estructura de la silicona?
• ¿Cuáles son las características de rendimiento de la silicona?
• ¿Cómo se aplica la silicona en dispositivos de visualización optoelectrónica?
• ¿Cómo se aplica la silicona en la generación de energía solar?
• ¿Cómo se aplica la silicona en la comunicación óptica?
• ¿Cómo elegir las materias primas de silicona?

1. ¿Cuál es la estructura de la silicona?

El material de silicona tiene una estructura única:

(1) Los grupos metilo suficientes en el átomo de Si protegen la cadena principal de polisiloxano de alta energía;

(2) El C-H no está polarizado, lo que hace que la fuerza de interacción intermolecular sea muy débil;

(3) La longitud del enlace Si-O es larga y el ángulo de enlace Si-O-Si es grande.

(4) Un enlace Si-O es un enlace covalente con 50% de las características de un enlace iónico (un enlace covalente tiene direccionalidad, el enlace iónico no tiene direccionalidad).

La unidad estructural básica del producto de silicona está compuesta por eslabones de cadena de silicio-oxígeno, y las cadenas laterales están conectadas a varios otros grupos orgánicos a través de átomos de silicio. Por lo tanto, la estructura de los productos de silicona contiene tanto “grupos orgánicos” como “estructura inorgánica”; esta composición especial y estructura molecular le permite combinar propiedades orgánicas y funciones inorgánicas.

2. ¿Cuáles son las características de rendimiento de la silicona?

En comparación con otros materiales poliméricos, las propiedades más destacadas de los productos de silicona son:

2.1 Propiedades de resistencia a la temperatura

Los productos de silicona (como la goma de silicona) tienen el enlace silicio-oxígeno (Si-O) como estructura de cadena principal, la energía de enlace C-C es 82.6 kcal/mol, y la energía de enlace Si-O en la silicona es 121 kcal/mol, por lo que la estabilidad térmica de los productos de silicona es alta y los enlaces químicos de las moléculas no se rompen ni se descomponen bajo alta temperatura (o exposición a radiación). La silicona no solo puede soportar altas temperaturas sino también bajas temperaturas. Se puede utilizar en un amplio rango de temperatura. Ya sea que se trate de propiedades químicas o propiedades físicas y mecánicas, el cambio con la temperatura es muy pequeño. Así que, en general, la goma de silicona líquida se puede utilizar en la mayoría de las máquinas de moldeo por inyección.

2.2 Resistencia a la intemperie

La cadena principal del producto de silicona es -Si-O-, que no tiene dobles enlaces, por lo que no se descompone fácilmente por la luz ultravioleta y el ozono. La silicona tiene mejor estabilidad térmica que otros materiales poliméricos, así como resistencia a la irradiación y a la intemperie. La vida útil de la goma de silicona en el entorno natural puede alcanzar varias décadas, más que la del caucho natural.

2.3 Propiedades de aislamiento eléctrico

El producto de silicona tiene buenas propiedades de aislamiento eléctrico: pérdida dieléctrica, resistencia a la tensión, resistencia al arco, resistencia a la corona, coeficiente de resistencia volumétrica, coeficiente de resistencia superficial, etc., están entre los principales materiales aislantes electrónicos, y sus propiedades eléctricas se ven muy poco afectadas por la temperatura y la frecuencia.

Por lo tanto, son un material aislante eléctrico estable y se utilizan ampliamente en las industrias electrónica y eléctrica. Además de una excelente resistencia al calor, la silicona también tiene una excelente repelencia al agua, lo que proporciona una garantía de alta confiabilidad para el uso de dispositivos electrónicos en condiciones húmedas.

2.4 Propiedades biológicas

La silicona bioactiva es un nutriente esencial para el cuerpo humano. La silicona es un elemento importante en la composición del tejido humano y el metabolismo.

Está presente en cada célula del cuerpo humano y sirve como soporte para la construcción celular y ayuda en la absorción de otras sustancias importantes como magnesio, fósforo, calcio, etc.

2.5 Baja tensión superficial y energía superficial

La cadena principal de la silicona es muy lisa, y su fuerza intermolecular es mucho más débil que la de los hidrocarburos, por lo que tiene una viscosidad más baja que los hidrocarburos del mismo peso molecular, una tensión superficial más débil, una energía superficial más pequeña y una mayor capacidad de formación de película.

Esta baja tensión superficial y baja energía superficial es la razón principal por la que se ha aplicado de muchas maneras: propiedades excelentes como hidrofobicidad, antiespumante, estabilización de espuma, antiadherencia, lubricación, barniz, entre otros.

3. ¿Cómo se aplica la silicona en dispositivos de visualización optoelectrónica?

La silicona tiene una alta eficiencia luminosa y pureza, puede usarse como material emisor de luz en dispositivos OLED; los dispositivos OLED tienen un brillo y reproducción de color muy altos, y también pueden tener un bajo consumo de energía. Actualmente, la tecnología OLED se utiliza en la pantalla principal de teléfonos celulares, pantallas planas de dispositivos médicos y televisores del mercado.

OLED basado en silicio es un nuevo tipo de tecnología OLED que utiliza un sustrato de base de silicio en comparación con la tecnología OLED tradicional, lo que simplifica el proceso de fabricación y reduce los costos. Se espera que la tecnología OLED basada en silicio se convierta en una nueva e importante tecnología de visualización en el futuro, aplicada a teléfonos inteligentes, televisores, dispositivos portátiles y otros campos.

Además, la silicona también puede aplicarse como material de componentes ópticos para retroiluminación de LCD. En las pantallas de cristal líquido tradicionales con lámpara fluorescente de cátodo frío, el fósforo amarillo se amarillea, haciendo que todo el color de la pantalla se degrade, y la eficiencia energética no es alta. La silicona puede emitir luz directamente, reduciendo así el consumo de energía eléctrica de toda la pantalla LCD, y el efecto de color es más vívido.

XJY-801 Polimetilsilsesquioxano ( Resina de silicona esférica en polvo)

Posee un índice de refracción de la luz diferente al del material base. Dentro del material de difusión con resina de silicona esférica, la luz proveniente de una única dirección puede dispersarse en todas direcciones. Se pueden fabricar difusores de luz para difusores de luz de paneles planos LCD/PS.

3.1 ¿Por qué utilizar tecnología OLED basada en silicio?

Las ventajas de la tecnología OLED basada en silicio incluyen las siguientes:

(1) Bajo costo

La tecnología OLED tradicional requiere el uso de un sustrato de vidrio costoso, mientras que la tecnología OLED basada en silicio utiliza un sustrato de silicio común, cuyo costo es mucho menor.

(2) Proceso de producción simple

El proceso de producción de la tecnología OLED basada en silicio es más sencillo que el de la tecnología OLED tradicional, y el proceso de fabricación es más fácil de controlar.

(3) Mayor estabilidad y fiabilidad

La tecnología OLED basada en silicio puede proporcionar una mayor estabilidad y fiabilidad porque el sustrato de silicio posee mejores propiedades mecánicas.

(4) Posibilidad de miniaturización

La tecnología OLED basada en silicio puede lograr un tamaño de píxel más pequeño y una mayor densidad de píxeles, lo que se espera que pueda aplicarse en micro pantallas y otros dispositivos optoelectrónicos miniaturizados.

4. ¿Cómo se aplica la silicona en la generación de energía solar?

La célula solar es una tecnología que permite a las personas convertir la energía lumínica en electricidad mediante la utilización de la energía solar. La silicona puede fabricarse en electrodos transparentes y utilizarse en células solares orgánicas como material fotovoltaico. Debido a su flexibilidad y transparencia, las células solares orgánicas pueden utilizarse en una variedad de dispositivos complejos, como baterías portátiles, electrónica portátil, entre otros.

4.1 ¿Cómo elegir materiales de silicona en la generación de energía solar?

(1) En el sistema de generación de energía solar térmica:

Según su uso y forma, los materiales de silicona tienen estas aplicaciones en el sistema de generación de energía solar térmica: aceite de silicona como medio de transferencia de calor a alta temperatura para sistemas de energía solar térmica; revestimientos de silicona resistentes al calor y a la intemperie para estructuras de generación de energía solar fotovoltaica; materiales de silicona para el moldeo de lentes Fresnel para energía solar térmica.

(2) En el soporte del sistema de células solares:

Según su uso y forma, las siliconas tienen estas aplicaciones en el soporte del sistema de células solares: caucho de silicona vulcanizado a temperatura ambiente de un solo componente como material fotovoltaico; materiales de película reductora de la reflexión superficial de los chips de células solares; película protectora en la superficie transmisora de luz de los módulos de células solares; materiales de relleno y unión para el ensamblaje de módulos de células solares.

Resina de silicona metil fenilo XJY-Flake

Son resinas de silicona con grupos funcionales ligeros, que se utilizan en recubrimientos en polvo y recubrimientos líquidos resistentes a altas temperaturas. La primera y principal característica de la resina de silicona es su excelente propiedad de resistencia al calor, que apenas se descompone a 200℃ o incluso a temperaturas más altas, y puede utilizarse en la preparación de diversas pinturas resistentes al calor, cuyo grado de aislamiento térmico puede alcanzar la clase H.

XJY-705 1.3.5.7-Tetrametilcictetrasiloxano(D4H)

Es un tipo de silicona activa que contiene enlace silicio-hidrógeno, que puede modificarse con olefina no saturada mediante adición. Se puede utilizar para sintetizar agentes de reticulación especiales para caucho de silicona vulcanizado a temperatura ambiente.

XJY-8207S/M Resina de Hidrógeno MQ

Puede emplearse como carga de refuerzo para caucho de silicona vulcanizado a temperatura ambiente.

5. ¿Cómo se aplica la silicona en la comunicación óptica?

La comunicación óptica de silicio es la utilización de tecnología fotoelectrónica de silicio para permitir que las computadoras y otros dispositivos electrónicos envíen y reciban señales ópticas.

Simply put, this communication technology is to use optical fibres to replace the traditional copper wire to transmit signals, in order to obtain a higher transmission speed. This optical waveguide has good optical performance, extends the optical signal transmission distance to several kilometers, and has better noise immunity than traditional means of communication, which can meet most people’s communication needs.

Los moduladores ópticos de silicio forman parte de la comunicación óptica de silicio. En términos simples, la señal generada por la fuente de luz transporta una gran cantidad de datos e información a través de las ondas luminosas hacia el modulador, siendo luego necesario un detector para recibir esta información.

The silicon optical communications linkage system consists of a silicon transmitter and a receiver chip, both of which integrate all the necessary building blocks and incorporate many of Intel’s breakthroughs over the years, including the first hybrid silicon lasers developed in collaboration with the University of California, Santa Barbara, and high-speed optical modulators and photodetectors released in 2007.

El chip transmisor consta de cuatro láseres, y los haces emitidos por cada uno de ellos se dirigen a un modulador óptico, que codifica los datos a 12,5 Gbps. Posteriormente, los cuatro haces se combinan y se emiten a través de una única fibra óptica, alcanzando una velocidad total de transferencia de datos de 50 Gbps. En el otro extremo del enlace, el chip receptor separa los cuatro haces y los dirige hacia fotodetectores individuales, que convierten los datos nuevamente en señales eléctricas. Ambos chips están ensamblados utilizando técnicas de fabricación de bajo costo comúnmente empleadas en la industria de computadoras personales.

Las fotovoltaicas de silicio permitirán una amplia gama de aplicaciones en la industria informática.

For example, home entertainment and video conferencing can also enjoy wall-sized 3D screens; silicon optical communication can also allow supercomputers or future data center components scattered in all corners of the building, each other can achieve high-speed connectivity; silicon optical communication will also enable search engine companies, cloud computing providers and other users of data centers to improve performance, increase functionality, energy and space savings, and can even help scientists to build more powerful supercomputers to solve the world’s most difficult problems.

6. ¿Cómo elegir materias primas de silicona?

Los materiales de silicona en diversas formas presentan principalmente estructuras poliméricas especiales mitad inorgánicas mitad orgánicas, y poseen una serie de excelentes propiedades: resistencia a altas y bajas temperaturas, envejecimiento por condiciones climáticas, hidrorrepelencia e impermeabilidad, alta rigidez dieléctrica y baja pérdida dieléctrica, transparencia óptica, y seguridad no tóxica. En resumen, la silicona se ha utilizado ampliamente en diversos materiales fotoelectrónicos. Su estructura única y sus buenas propiedades ofrecen perspectivas de aplicación más amplias para la investigación de materiales optoelectrónicos. ¿Cómo hacer que sus productos sean más competitivos?

Siliconas XJY es uno de los principales resina de silicona MQ y Silicona VMQ fabricantes que producen productos de silicona en China, con más de 30 años de experiencia en investigación, desarrollo y fabricación en la industria de la silicona, así como más de 15 patentes relacionadas y soporte técnico. Nuestros productos de materia prima de silicona pueden satisfacer las necesidades de productos de materiales optoelectrónicos de silicona y apoyar la oferta de soluciones personalizadas diversificadas.