Quelles sont les applications du gel de silicone ?

Le marché des gels de silicone a affiché une croissance stable ces dernières années. La taille du marché mondial des gels d'élastomère de silicone était estimée à 2,88 milliards de dollars américains en 2023 et devrait atteindre 4,8 milliards de dollars d'ici 2032, avec un TCAC d'environ 5,82 %. Quels sont les scénarios d'application des gels de silicone ?

Le gel de silicone est un matériau polymère semi-solide formé par la réticulation de polysiloxanes, et sa structure moléculaire unique lui confère des propriétés mécaniques dynamiques entre l'état liquide et solide. Les liaisons alternées silicium-oxygène (Si-O-Si) dans la chaîne principale offrent une excellente flexibilité, tandis que les groupes organiques des chaînes latérales (par exemple, méthyle, phényle) modulent leur activité de surface et leur compatibilité via une modification chimique. Cette flexibilité dans la conception moléculaire en fait l'un des matériaux centraux dans les domaines de la médecine, de l'électronique, de l'énergie, entre autres.

La présentation du gel de silicone s'articule autour de quatre aspects :

• Secteurs médical et de la santé
• Industries électronique et énergétique
• Fabrication industrielle
• Nouveaux domaines d'application à développer

1. Secteurs médicaux et sanitaires

(1) Soins des plaies et réparation tissulaire

Dans le domaine des pansements, les gels de silicone permettent un environnement de cicatrisation humide des plaies en régulant le taux de transmission de l'oxygène et de la vapeur d'eau (généralement 2000-5000 g/m²/jour)²/24h). Sa faible tension superficielle (env. 21 mN/m) réduit l'adhésion au tissu de granulation naissant, et les données cliniques montrent que les patients utilisant des pansements à base de gel de silicone topique présentent une réduction de 40 % de l'indice de douleur lors des changements de pansement. Le gel de silicone de qualité médicale est également non toxique pour les peaux sensibles. Pour les ulcères du pied diabétique, les cicatrices hypertrophiques et chéloïdiennes, les cicatrices de brûlure et autres plaies chroniques, les ions antibactériens composés des feuilles de gel de silicone peuvent maintenir un effet stérilisant continu de 72 heures.

(2) Esthétique médicale et traitement des cicatrices

Basé sur l'effet mémoire viscoélastique, la membrane de gel de silicone exerce une micro-pression continue d'environ 15-25 mmHg sur les cicatrices prolifératives, inhibant ainsi la prolifération excessive des fibroblastes. Le gel de silicone offre de bonnes performances dans la formation des cicatrices hypertrophiques. Des études en microscopie électronique à transmission ont montré une augmentation de 60 % de l'alignement des fibres de collagène et une réduction de 35 % de la dureté et de l'épaisseur des cicatrices après 6 mois d'utilisation. Le nouveau gel de silicone photodurcissable permet également l'impression 3D de patches cicatriciels personnalisés avec une précision d'épaisseur de ±0,1 mm pour les cicatrices hypertrophiques. Les feuilles de gel de silicone et la thérapie par compression peuvent être combinées pour améliorer la cicatrisation.

Le XJY-9660 Trimethylsilanethoxysilicate est un polymère de siloxane dont la structure de chaîne principale consiste en une alternance d'atomes de silicium et d'oxygène. Ces silicones solides offrent des effets filmogènes et adoucissants, procurant une excellente résistance à l'eau et au lavage détergent/eau pour de nombreuses formulations pharmaceutiques (telles que la gestion des cicatrices, etc.). Il peut être ajouté au gel de silicone pour les cicatrices hypertrophiques ou chéloïdiennes.

(3) Dispositifs d'intervention minimalement invasifs

Dans les thérapies d’embolisation vasculaire, le gel de silicone thermosensible peut être polymérisé in situ après injection par un cathéter, et son temps de polymérisation (20–90 secondes) ainsi que son taux de gonflement (150–300 %) peuvent être précisément régulés. Les expérimentations animales ont montré que des particules de gel de 0,5 mm de diamètre peuvent réaliser une embolisation précise au niveau capillaire, avec un taux de dégradation contrôlé à 85 %±à 3 mois post-opératoires. 

2. Industries électronique et énergétique

(1) Conditionnement électronique hautement fiable

Dans le packaging des modules IGBT, le coefficient de dilatation thermique (CTE) du gel de silicone peut être ajusté à 30–50 ppm/°°C pour réaliser un appariement mécanique avec les puces semi-conductrices. Sa résistivité volumique est de＞1×10¹⁵ ΩΩ·cm, et son indice de résistance au cheminement électrique est de≥600 V, garantissant la stabilité à long terme de l'appareil dans des conditions de fonctionnement de -55℃ à 200℃. Un test de module électronique de contrôle pour véhicule à nouvelle énergie démontre que l'utilisation d'un encapsulage en gel de silicone a augmenté la durée de vie en cycles thermiques à plus de 3000 cycles.

(2) Protection de sécurité des batteries au lithium

Pour la protection contre l'emballement thermique des batteries de traction, le gel de silicone ignifuge peut former une couche carbonisée avec un facteur d'expansion de 20 à 50 fois et un indice d'oxygène >32 %. Les données expérimentales montrent que sur un module batterie enduit d'une couche de gel de 2 mm lors d'un test de pénétration, l'élévation de température maximale a été réduite de 65 % et l'émission de fumée de 80 %. Parallèlement, sa conductivité thermique de 1,5 W/m·K améliore l'uniformité thermique entre les cellules.

(3) Protection durable des modules photovoltaïques

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, ce qui assure l'exigence d'une durée de vie de 25 ans pour le module. Sa force d'adhésion est >2 MPa, capable de résister à l'impact de grêlons de 15 mm.

3. Fabrication industrielle

(1) Fabrication de moules de précision

Dans le domaine de la réplication microstructurale, la précision de composition du silicone peut atteindre un niveau submicronique (Ra＜0.1μm). En ajustant la concentration du catalyseur au platine, une fenêtre de temps de durcissement réglable de 10 à 120 minutes peut être réalisée, ce qui convient à la réplication par lots de composants de précision tels que les capteurs MEMS.

(2) Contrôle des vibrations et du bruit

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℃ à 150℃, et le facteur de perte tanδ＞0,5, supprimant efficacement les vibrations à large bande.

(3) Substrats de capteurs flexibles

Gel de silicone extensible (allongement à la rupture > 800 %) et capteurs piézorésistifs composites à base de nanotubes de carbone, avec un facteur de sensibilité de 5 à 10, dans la plage de déformation de 100 % avec une linéarité du changement de résistance R²> 0,98. Appliqué à la peau électronique flexible, il peut identifier les changements de pression dynamique de 0,1 à 10 N.

4. Nouveaux domaines d'application à développer

（1）Milieu d'entraînement pour robot souple

L'élastomère diélectrique en gel de silicone sous une intensité de champ de 3 kV/mm peut réaliser une déformation de surface de 80 %, avec un temps de réponse < 50 ms. Grâce à la conception multicouche de la pince bionique, il peut soulever 200 fois le poids de l'objet, avec une durée de vie de plus de 10⁶ fois.

（2）Applications spécialisées aérospatiales

Le gel de silicone résistant à l'oxygène atomique est utilisé comme couche isolante pour les câbles de satellites avec un taux de perte de masse < 0,1 mg/cm²-h dans un environnement d'orbite terrestre basse (flux d'oxygène atomique de 10¹⁵ atoms/cm²-s). Son taux de dégazage sous vide est <1×10-⁷ Torr-L/s-cm², ce qui répond à la norme ASTM E595.

(3) Protection du patrimoine culturel

Pour le renforcement des objets culturels fragiles, le module d'Young du gel de silice renforcé aux nano-SiO₂peut être ajusté entre 0,5 et 5 MPa, correspondant ainsi aux propriétés mécaniques du papier et des textiles anciens. L'essai de vieillissement accéléré a vérifié que l'indice de jaunissement du matériau ΔE <3 (1000 heures d'irradiation UV), et présente des caractéristiques d'élimination réversibles.

5. Comment améliorer le développement des silicones ?

Au cours des cinq prochaines années, avec l'intégration de la simulation moléculaire et de la conception de matériaux par IA, le groupe des gels de silicone réalisera des avancées dans les domaines de la réponse programmée (couplage multi-champs : température/lumière/magnétisme) et de l'intégration structure-fonction, étendant continuellement ses frontières d'application à des domaines de pointe tels que la bioélectronique, le packaging de dispositifs quantiques, la chirurgie cutanée et esthétique. Comment améliorer la compétitivité des produits ?

Silicones XJY est l'un des principaux résine silicone MQ et Silicone VMQ fabricants 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. Notre produits à base de matières premières de silicone peut répondre aux besoins des domaine des gels de silicone et soutenir la fourniture de solutions personnalisées et diversifiées.