Comment appliquer le matériau silicone en optoélectronique ?

With the continuous progress and development of science and technology. People’s demand for industrial materials also continues to rise. As a breakthrough material, photoelectric materials have received extensive attention and research. In such a background, silicone material is also gradually integrated into the field of optoelectronics materials and has become one of the hot spots of research from electrical to optical. What are the applications of silicone material in optoelectronics?

Les silicones peuvent former une variété de liaisons chimiques différentes, permettant ainsi de concevoir divers matériaux en silicone ayant des structures et des propriétés variées, tels que les caoutchoucs de silicone, le caoutchouc de silicone liquide, les huiles de silicone, etc.

Les silicones sont utilisés dans un large éventail d'applications et possèdent des propriétés optiques uniques, principalement dues aux interactions structurelles entre leurs atomes de silicium et les molécules organiques, entraînant des modifications des bandes d'énergie et donc des propriétés optiques. Les silicones peuvent être préparés plus facilement, leurs méthodes de traitement sont pratiques, et ils peuvent être utilisés comme matériau émissif dans les dispositifs optoélectroniques, par exemple dans les écrans d'affichage ; les silicones ont diverses applications dans les dispositifs d'émission, comme la production d'énergie solaire en tant que matériau photovoltaïque ; les silicones peuvent également être utilisés dans les communications optiques, avec la technologie photovoltaïque au silicium remplaçant les communications traditionnelles. Les silicones constituent une partie importante de la recherche et du développement des matériaux optoélectroniques.

Ici’s quelques informations à ce sujet :

• Quelle est la structure du silicone ?
• Quelles sont les performances du silicone ?
• Comment appliquer le silicone dans les dispositifs d'affichage optoélectronique ?
• Comment appliquer le silicone dans la production d'énergie solaire ?
• Comment appliquer le silicone dans les communications optiques ?
• Comment choisir les matières premières en silicone ?

1. Qu'est-ce que la structure du silicone ?

Le matériau silicone possède une structure unique :

(1) Les groupes méthyle suffisants sur l'atome de Si protègent la chaîne principale de polysiloxane à haute énergie ;

(2) La liaison C-H est non polarisée, ce qui rend la force d'interaction intermoléculaire très faible ;

(3) La longueur de liaison Si-O est longue et l'angle de liaison Si-O-Si est large.

(4) Une liaison Si-O est une liaison covalente présentant 50 % des caractéristiques d'une liaison ionique (une liaison covalente a une directionnalité, la liaison ionique n'en a pas).

The basic structural unit of silicone product is composed of silicon-oxygen chain links, and the side chains are connected to various other organic groups through silicon atoms. Therefore, the structure of silicone products contains both “organic groups” and “inorganic structure”, this special composition and molecular structure makes it a combination of organic properties and inorganic functions.

2. Quelles sont les performances du silicone ?

Comparé à d'autres matériaux polymères, les propriétés les plus remarquables des produits en silicone sont :

2.1 Propriétés de résistance à la température

Les produits en silicone (comme le caoutchouc silicone) ont la liaison silicium-oxygène (Si-O) comme structure principale de la chaîne, l'énergie de liaison C-C étant de 82,6 kcal/g.mol et l'énergie de liaison Si-O dans le silicone de 121 kcal/g.mol, donc la stabilité thermique des produits en silicone est élevée et les liaisons chimiques des molécules ne se rompent pas ni ne se décomposent à haute température (ou sous exposition aux radiations). Le silicone peut non seulement résister à des températures élevées mais aussi à des températures basses. Il peut être utilisé dans une large plage de températures. Que ce soient les propriétés chimiques ou les propriétés physiques et mécaniques, la variation avec la température est très faible. Ainsi, généralement, le caoutchouc silicone liquide peut être utilisé dans la plupart des machines de moulage par injection.

2.2 Résistance aux intempéries

La chaîne principale des produits en silicone est -Si-O-, qui ne possède pas de double liaison, donc elle n'est pas facilement décomposable par la lumière ultraviolette et l'ozone. Le silicone a une meilleure stabilité thermique que les autres matériaux polymères, ainsi qu'une résistance aux irradiations et aux intempéries. La durée de vie du caoutchouc silicone dans l'environnement naturel peut atteindre plusieurs décennies de plus que celle du caoutchouc naturel.

2.3 Propriétés d'isolation électrique

Les produits en silicone ont de bonnes propriétés d'isolation électrique : la perte diélectrique, la tenue en tension, la résistance à l'arc électrique, la résistance à l'effet couronne, le coefficient de résistivité volumique, le coefficient de résistivité superficielle, etc., sont parmi les meilleurs des matériaux électroniques isolants, et leurs propriétés électriques sont très peu affectées par la température et la fréquence.

Par conséquent, ce sont des matériaux isolants électriques stables et ils sont largement utilisés dans les industries électroniques et électriques. Outre une excellente résistance à la chaleur, le silicone possède également une excellente hydrofugation, ce qui constitue une garantie de haute fiabilité pour l'utilisation des dispositifs électroniques dans des conditions humides.

2.4 Propriétés biologiques

Le silicone bioactif est un nutriment essentiel pour le corps humain. Le silicium est un élément important dans la composition des tissus humains et du métabolisme.

Il est présent dans chaque cellule du corps humain et sert de support à la construction cellulaire et aide à l'absorption d'autres substances importantes comme le magnésium, le phosphore, le calcium, etc.

2.5 Faible tension superficielle et énergie de surface

La chaîne principale du silicone est très lisse, et sa force intermoléculaire est beaucoup plus faible que celle des hydrocarbures, donc elle a une viscosité inférieure à celle des hydrocarbures de même poids moléculaire, une tension superficielle plus faible, une énergie superficielle plus petite et une capacité de formation de film plus forte.

Cette faible tension superficielle et cette faible énergie superficielle sont les principales raisons pour lesquelles il a été appliqué de nombreuses manières : propriétés excellentes d'hydrophobie, d'antimousse, de stabilisation de mousse, d'antiadhésion, de lubrification, de vernis, etc.

3. Comment appliquer le silicone dans les dispositifs d'affichage optoélectronique ?

Le silicone a une efficacité lumineuse et une pureté élevées, il peut être utilisé comme matériau électroluminescent dans les dispositifs OLED. Les dispositifs OLED ont une luminosité et une restitution de couleur très élevées, tout en pouvant avoir une consommation d'énergie faible. Actuellement, la technologie OLED est utilisée dans l'écran principal des téléphones portables, les écrans plats des dispositifs médicaux et les téléviseurs sur le marché.

L'OLED sur silicium est une nouvelle technologie OLED qui utilise un substrat à base de silicium par rapport à la technologie OLED traditionnelle, rendant le processus de fabrication plus simple et moins coûteux. La technologie OLED sur silicium devrait devenir une technologie d'affichage nouvelle et importante à l'avenir, appliquée aux smartphones, téléviseurs, dispositifs portables et autres domaines.

In addition, silicone can also be applied to optical components’ material for LCD backlighting. In the traditional cold cathode fluorescent lamp liquid crystal displays, the yellow phosphor yellows, making the entire screen color degradation, and energy efficiency is not high. Silicone can directly emit light, thus reducing the electrical energy consumption of the entire LCD, and the color effect is more vivid.

XJY-801 Polyméthylsilsesquioxane (Poudre de résine de silicone sphérique)

Il a un indice de réfraction de la lumière différent de celui du matériau de base. À l'intérieur du matériau de diffusion avec la résine de silicone sphérique, la lumière provenant d'une direction unique peut être diffusée dans toutes les directions. Des diffuseurs de lumière peuvent être fabriqués pour les diffuseurs de lumière à cristaux liquides LCD/PS plats.

3.1 Pourquoi utiliser la technologie OLED à base de silicium ?

Les avantages de la technologie OLED sur silicium incluent les suivants :

(1) Faible coût

La technologie OLED traditionnelle nécessite l'utilisation d'un substrat en verre coûteux, tandis que la technologie OLED sur silicium utilise un substrat en silicium commun, dont le coût est bien inférieur.

(2) Procédé de production simple

Le processus de production de la technologie OLED à base de silicium est plus simple que la technologie OLED traditionnelle, et le procédé de fabrication est plus facile à contrôler.

(3) Stabilité et fiabilité supérieures

La technologie OLED à base de silicium peut offrir une stabilité et une fiabilité plus élevées car le substrat en silicium possède de meilleures propriétés mécaniques.

(4) Miniaturisation possible

La technologie OLED à base de silicium peut permettre une taille de pixel plus petite et une densité de pixel plus élevée, ce qui pourrait être appliqué aux micro-écrans et autres dispositifs optoélectroniques miniatures.

4. Comment appliquer le silicone dans la production d'énergie solaire ?

La cellule solaire est une technologie qui permet de convertir l'énergie lumineuse en électricité en utilisant l'énergie solaire. Le silicone peut être utilisé pour fabriquer des électrodes transparentes et employé comme matériau photovoltaïque dans les cellules solaires organiques. Grâce à leur flexibilité et transparence, les cellules solaires organiques peuvent être utilisées dans divers dispositifs complexes, tels que les batteries portables, l'électronique portable, etc.

4.1 Comment choisir les matériaux en silicone pour la production d'énergie solaire ?

(1) Dans le système de génération d'énergie thermique solaire :

Selon l'utilisation et la forme, les matériaux en silicone ont ces applications dans les systèmes de production d'énergie thermique solaire : L'huile de silicone comme fluide caloporteur à haute température pour les centrales solaires thermiques ; Revêtements en silicone résistants à la chaleur et aux intempéries pour les structures de production d'énergie photovoltaïque solaire ; Matériaux en silicone pour le moulage de lentilles de Fresnel destinées à la production d'énergie thermique solaire.

(2) Dans le système de cellule solaire supportant :

Selon l'utilisation et la forme, les silicones ont ces applications dans le système de cellule solaire supportant : caoutchouc de silicone vulcanisé à température ambiante monocomposant en tant que matériau photovoltaïque ; matériaux de film anti-réflexion pour la surface des puces de cellule solaire ; film protecteur sur la surface translucide des modules de cellules solaires ; matériaux de remplissage et de liaison pour l'assemblage des modules de cellules solaires

Résine de silicone méthyl phénylique XJY-Flake

Ce sont des résines de silicone avec des groupes fonctionnels légers, qui sont utilisées dans les revêtements en poudre et les revêtements liquides résistants aux hautes températures. La première et principale caractéristique de la résine de silicone est sa propriété excellente de résistance à la chaleur, qui se décompose à peine en dessous de 200℃ voire à des températures plus élevées, et peut être utilisée dans la préparation de diverses peintures résistantes à la chaleur, dont le grade d'isolation thermique peut atteindre la classe H.

XJY-705 1.3.5.7-Tétraméthylcyclotétra-siloxane(D4H)

Il s'agit d'un type de silicone actif contenant une liaison silicium-hydrogène, qui peut changer avec l'oléfine insaturée par addition. Il peut être utilisé pour synthétiser des agents de réticulation spéciaux pour le caoutchouc de silicone vulcanisé à température ambiante.

Résine MQ hydrogénée XJY-8207S/M

Il peut être utilisé comme charge de renforcement pour le caoutchouc silicone vulcanisé à température ambiante.

5. Comment appliquer le silicone dans les communications optiques ?

La communication optique sur silicium consiste à utiliser la technologie photovoltaïque au silicium pour permettre à l'ordinateur et à d'autres appareils électroniques d'envoyer et de recevoir des signaux optiques.

En termes simples, cette technologie de communication utilise des fibres optiques pour remplacer le fil de cuivre traditionnel afin de transmettre des signaux, dans le but d'obtenir une vitesse de transmission plus élevée. Ce guide d'ondes optiques possède de bonnes performances optiques, étend la distance de transmission du signal optique à plusieurs kilomètres et offre une meilleure immunité au bruit que les moyens de communication traditionnels, ce qui peut satisfaire les besoins de communication de la plupart des gens.

Les modulateurs optiques sur silicium font partie de la communication optique sur silicium. En termes simples, le signal généré par la source lumineuse transporte une grande quantité de données et d'informations via les ondes lumineuses jusqu'au modulateur, puis un détecteur est nécessaire pour recevoir ces informations.

Le système de liaison de communication optique sur silicium se compose d'une puce émettrice et d'une puce réceptrice en silicium, toutes deux intégrant tous les blocs de construction nécessaires et incorporant de nombreuses avancées réalisées par Intel au fil des ans, notamment les premiers lasers hybrides sur silicium développés en collaboration avec l'Université de Californie à Santa Barbara, ainsi que des modulateurs optiques à haute vitesse et des photodétecteurs commercialisés en 2007.

La puce émettrice se compose de quatre lasers, et les faisceaux émis par chacun d'eux se dirigent vers un modulateur optique qui encode les données à 12,5 Gbit/s. Les quatre faisceaux sont ensuite combinés et acheminés dans une seule fibre optique, pour un débit de transfert de données total de 50 Gbit/s. À l'autre extrémité de la liaison, la puce réceptrice sépare les quatre faisceaux et les dirige vers des photodétecteurs individuels, qui reconvertissent les données en signaux électriques. Les deux puces sont assemblées en utilisant des techniques de fabrication à faible coût couramment employées dans l'industrie des PC.

Le photovoltaïque au silicium permettra un large éventail d'applications dans l'industrie informatique.

Par exemple, les loisirs à domicile et la visioconférence pourront également bénéficier d'écrans 3D de la taille d'un mur ; la communication optique sur silicium pourra également permettre aux superordinateurs ou aux futurs composants de centres de données dispersés dans tous les coins d'un bâtiment d'établir des connexions à haut débit entre eux ; la communication optique sur silicium permettra également aux sociétés de moteurs de recherche, aux fournisseurs de cloud computing et aux autres utilisateurs de centres de données d'améliorer les performances, d'augmenter les fonctionnalités, de réaliser des économies d'énergie et d'espace, et pourra même aider les scientifiques à construire des superordinateurs plus puissants pour résoudre les problèmes les plus difficiles du monde.

6. Comment choisir les matières premières en silicone ?

Les matériaux en silicone sous diverses formes sont principalement des structures polymères spéciales mi-inorganiques, mi-organiques, et ces matériaux offrent une série de performances excellentes telles que la résistance aux températures élevées et basses, le vieillissement climatique, l'imperméabilité et l'étanchéité à l'humidité, une haute rigidité diélectrique et de faibles pertes diélectriques, une transparence optique, ainsi qu'une sécurité et une non-toxicité. En bref, le silicone est largement utilisé dans plusieurs matériaux photovoltaïques. Sa structure unique et ses bonnes performances offrent des perspectives d'application plus larges pour l'étude des matériaux optoélectroniques. Comment rendre vos produits plus compétitifs ?

Silicones XJY est l'un des principaux résine silicone MQ et Silicone VMQ les fabricants qui produisent des produits en silicone en Chine, avec plus de 30 ans d'expérience en R&D et fabrication dans l'industrie du silicone ainsi que plus de 15 brevets connexes et un support technique. Nos produits de matières premières en silicone peuvent répondre aux besoins des produits de matériaux optoélectroniques en silicone et soutenir la fourniture de solutions personnalisées et diversifiées.