¿Cuáles son las aplicaciones del gel de silicona?

El mercado de geles de silicón ha mostrado un crecimiento constante en los últimos años. El tamaño del mercado global de geles de elastómero de silicón se estimó en USD 2.88 mil millones en 2023 y se espera que alcance USD 4.8 mil millones para 2032, con una CAGR de aproximadamente 5.82%. ¿Cuáles son los escenarios de aplicación de los geles de silicón?

El gel de silicón es un material polimérico semisólido formado por el entrecruzamiento de polisiloxanos, y su estructura molecular única le confiere propiedades mecánicas dinámicas entre líquido y sólido. Los enlaces de silicio-oxígeno alternados (Si-O-Si) en la cadena principal proporcionan una excelente flexibilidad, mientras que los grupos orgánicos en las cadenas laterales (por ejemplo, metilo, fenilo) modulan su actividad superficial y compatibilidad mediante modificación química. Esta flexibilidad en el diseño molecular lo convierte en uno de los materiales centrales en campos como la medicina, la electrónica y la energía.

Hay cuatro aspectos para introducir el gel de silicón:

• Campos médicos y de atención médica
• Industrias electrónicas y energéticas
• Fabricación industrial
• Áreas de aplicación emergentes para expandir

1. Campos médicos y de atención médica

(1) Cuidado de heridas y reparación de tejidos

En el campo de los apósitos para heridas, los geles de silicón crean un ambiente de cicatrización húmedo para las heridas al regular la tasa de transmisión de oxígeno y vapor de agua (típicamente 2000-5000 g/m²/24h). Su baja tensión superficial (aprox. 21 mN/m) reduce la adhesión al tejido de granulación reciente, y los datos clínicos muestran que los pacientes que usan apósitos de gel de silicona tópica presentan una reducción del 40% en el índice de dolor del cambio de apósitos. El gel de silicona de grado médico también es no tóxico para la piel sensible. Para úlceras del pie diabético y tejidos de cicatrices hipertróficas y queloides, cicatrices de quemaduras y otras heridas crónicas, los iones antibacterianos compuestos de las láminas de gel de silicona pueden mantener un efecto de esterilización continua durante 72 horas.

(2) Estética médica y tratamiento de cicatrices

Basado en el efecto de memoria viscoelástica, la membrana de gel de silicona produce una micro-presión continua de aproximadamente 15-25 mmHg en las cicatrices proliferativas, lo que inhibe la proliferación excesiva de fibroblastos. El gel de silicona tiene un buen rendimiento para la formación de cicatrices hipertróficas. Los estudios de microscopía electrónica de transmisión mostraron un aumento del 60% en la alineación de las fibras de colágeno y una disminución del 35% en la rigidez y el grosor de la cicatriz después de 6 meses de uso. El nuevo gel de silicona que se cura con luz también permite la impresión 3D de parches para cicatrices personalizados con una precisión de grosor de ±0,1 mm para cicatrices hipertróficas. Las hojas de gel de silicio y la terapia de presión se pueden combinar para mejorar la cicatrización de las cicatrices.

XJY-9660 Trimetilsilanetoxisilicato es un polímero de siloxano con una estructura de cadena principal que consiste en átomos de silicio y oxígeno alternados. Estos siliconas sólidas proporcionan efectos de formación de película y ablandamiento, que pueden proporcionar una excelente resistencia al agua y resistencia al lavado con detergentes/agua para muchas formulaciones farmacéuticas (como el manejo de cicatrices, entre otros). Se puede añadir al gel de silicio para cicatrices hipertróficas o queloide.

(3) Dispositivos de intervención mínimamente invasivos

En la terapia de embolización vascular, el gel de silicio sensible a la temperatura puede curarse in situ después de la inyección a través de un catéter, y su tiempo de curado (20-90 segundos) y tasa de hinchazón (150-300%) pueden regularse con precisión. Los experimentos con animales han demostrado que las partículas de gel de 0,5 mm de diámetro pueden lograr una embolización precisa a nivel capilar, y la tasa de degradación se controla en 85%±5% a los 3 meses después de la cirugía. 

2. Industrias electrónicas y energéticas

(1) Embalaje electrónico altamente fiable

En el empaquetado de módulos IGBT, el CTE (coeficiente de expansión térmica) del gel de silicona puede ajustarse a 30-50 ppm/°C para lograr una coincidencia mecánica con los chips de semiconductores. Su resistividad volumétrica es＞1×10¹⁵ Ω·cm-cm, y su resistencia al índice de trazado eléctrico es≥600V, garantizando la estabilidad a largo plazo del dispositivo bajo condiciones de trabajo de -55℃ hasta 200℃. Una prueba del módulo de control electrónico de un vehículo de nueva energía muestra que el uso de encapsulación con gel de silicio aumentó la vida útil del ciclo térmico a más de 3.000 veces.

(2) Protección de seguridad de baterías de litio

Para la protección contra la operación térmica de la batería de alimentación, el gel de silicona retardante de llama puede formar una capa carbonizada con un multiplicador de expansión de 20 a 50 veces y un índice de oxígeno de >32%. Los datos experimentales muestran que con el módulo de batería recubierto con una capa de gel de 2 mm en la prueba de perforación, el aumento de temperatura máximo se redujo en un 65% y la liberación de humo se redujo en un 80%. Al mismo tiempo, su conductividad térmica de 1.5 W/m·K puede mejorar la uniformidad de temperatura entre los núcleos.

(3) Protección duradera de módulos fotovoltaicos

When the two-component additive molding silicone gel is used for potting of the PV junction box, the curing shrinkage rate is 90% (400-1100nm band). After 3000 hours of double 85 aging test, the yellowing index ΔYI＜2, lo que garantiza el requisito de 25 años de vida útil del módulo. Su resistencia de adhesión es >2 MPa, lo que puede resistir el impacto de 15 mm de granizo.

3. Fabricación industrial

(1) Fabricación de moldes de precisión

En el campo de la replicación de microestructuras, la precisión de composición de la silicona puede alcanzar un nivel submicrónico (Ra＜0.1μm). Al ajustar la concentración del catalizador de platino, se puede lograr una ventana de tiempo de curado ajustable de 10-120 minutos, que es adecuada para la replicación por lotes de componentes de precisión como sensores MEMS.

(2) Control de vibración y ruido

After a high-speed rail bogie adopts a damped silicone gel layer, the vibration transmission loss in the 200-5000Hz frequency band is improved by more than 12 dB. Its dynamic energy storage modulus (G’) is maintained in the range of 0.1-1MPa from -40℃ a 150℃, Y el factor de pérdida tanδ＞0.5, suprimiendo efectivamente la vibración de banda ancha.

(3) Sustratos de sensores flexibles

Gel de silicona estirable (elongación en rotura>800%) y nanotubos de carbono hechos de sensores piezorresistivos compuestos, factor de sensibilidad de 5-10, en el rango de deformación de 100% de linealidad del cambio de resistencia R²>0.98. Aplicado a la piel electrónica flexible, puede identificar los cambios de presión dinámica de 0.1-10N.

4. Áreas de aplicación emergentes para expandir

（1）Medio de accionamiento de robot suave

El gel de silicona de elastómero dieléctrico en una intensidad de campo de 3 kV/mm puede lograr una deformación superficial de 80%, con un tiempo de respuesta <50 ms. A través del diseño multicapa apilado del agarre biomimético, se puede levantar 200 veces el peso del objeto, con una vida útil de ciclos de más de 10⁶ veces.

（2）Aplicaciones especializadas en aeroespacial

Se utiliza sílice resistente al oxígeno atómico como capa aislante para cables de satélite con una tasa de pérdida de masa de <0.1 mg/cm²-h en un entorno de órbita terrestre baja (flujo de oxígeno atómico de 10¹⁵ atoms/cm²-s). Su velocidad de desgasificación al vacío <1×10-⁷ Torr-L/s-cm², que cumple con el estándar ASTM E595.

(3) Protección del patrimonio cultural

For the reinforcement of fragile cultural relics, Young’s modulus of nano-SiO₂-reforzado con sílice se puede ajustar a 0.5-5 MPa, lo que coincide con las propiedades mecánicas del papel antiguo y los textiles. El experimento de envejecimiento acelerado verificó que el índice de amarillamiento del material ΔE <3 (1000 horas de irradiación UV), y tiene características de eliminación reversibles.

5. ¿Cómo hacer que el desarrollo del silicio sea mejor?

En los próximos cinco años, con la integración de tecnología de simulación molecular y diseño de materiales con IA, el grupo de gel de silicona logrará avances en la dirección de respuesta programada (acoplamiento multifield como temperatura/luz/magnetismo) y la integración de estructura y función, y el límite de aplicación se extenderá continuamente a campos de vanguardia como la bioelectrónica y el empaque de dispositivos cuánticos, la cirugía cutánea y estética. ¿Cómo mejorar la competitividad de los productos?

Siliconas XJY es uno de los principales resina de silicona MQ y Silicona VMQ fabricantes en China, con más de 30 años de experiencia en I+D y fabricación en la industria del silicio, así como más de 15 patentes relacionadas y soporte técnico. Nuestro materias primas de silicona puede satisfacer las necesidades campo de gel de silicona y apoyar la oferta de soluciones personalizadas diversificadas.