Como aplicar o material de silicone na optoelectrónica?

Com o contínuo progresso e desenvolvimento da ciência e tecnologia, a demanda das pessoas por materiais industriais também continua a crescer. Como material de grande inovação, os materiais fotoeletrónicos têm recebido ampla atenção e pesquisa. Nesse contexto, o material de silicone também está gradualmente integrado no campo dos materiais optoeletrónicos e tornou-se um dos pontos de destaque das pesquisas, da área elétrica à óptica. Quais são as aplicações do material de silicone na optoeletrônica?s?

Os silicones podem formar uma variedade de ligações químicas diferentes, permitindo o design de diversos materiais de silicone com estruturas e propriedades distintas, como borrachas de silicone, borracha de silicone líquida, óleos de silicone, entre outros.

Os silicones são utilizados em uma ampla gama de aplicações e possuem propriedades ópticas únicas, principalmente devido às interações estruturais entre seus átomos de silício e moléculas orgânicas, resultando em mudanças nas bandas de energia e, consequentemente, nas propriedades ópticas. O silicone pode ser preparado com maior facilidade, os métodos de processamento são convenientes e ele pode ser utilizado como material emissor de luz em dispositivos optoeletrônicos, por exemplo, dispositivos optoeletrônicos consistem em telas de exibição; o silicone possui diversas aplicações em dispositivos emissores, como geração de energia solar como material fotovoltaico; o silicone também pode ser utilizado em comunicações ópticas, e o uso da tecnologia fotovoltaica de silício em substituição às comunicações tradicionais. O silicone é uma parte importante da pesquisa e desenvolvimento de materiais optoeletrônicos.

Aqui’algumas informações sobre isso:

• Qual é a estrutura do silicone?
• Quais são as performances do silicone?
• Como aplicar silicone em dispositivos de exibição optoeletrônicos?
• Como aplicar silicone na geração de energia solar?
• Como aplicar silicone em comunicação óptica?
• Como escolher matérias-primas de silicone?

1. Qual é a estrutura do silicone?

O material de silicone possui uma estrutura única:

(1) Grupos metila suficientes no átomo de Si protegem a cadeia principal de Polisiloxano de alta energia;

(2) C-H é despolarizado, tornando a força de interação intermolecular muito fraca;

(3) O comprimento da ligação Si-O é longo e o ângulo da ligação Si-O-Si é grande.

(4) Uma ligação Si-O é uma ligação covalente com 50% das características de uma ligação iônica (a ligação covalente tem direcionalidade, a ligação iônica não tem direcionalidade).

A unidade estrutural básica do produto de silicone é composta por elos de cadeia silício-oxigênio, e as cadeias laterais são conectadas a vários outros grupos orgânicos através de átomos de silício. Portanto, a estrutura dos produtos de silicone contém tanto “grupos orgânicos” quanto “estrutura inorgânica”, esta composição e estrutura molecular especiais fazem dela uma combinação de propriedades orgânicas e funções inorgânicas.

2. Quais são as performances do silicone?

Em comparação com outros materiais poliméricos, as propriedades mais notáveis dos produtos de silicone são:

2.1 Propriedades de resistência à temperatura

O produto de silicone (como a borracha de silicone) tem ligação silício-oxigênio (Si-O) como estrutura da cadeia principal, a energia da ligação C-C é de 82,6 kcal/mol, e a energia da ligação Si-O no silicone é de 121 kcal/mol, portanto a estabilidade térmica do produto de silicone é alta e as ligações químicas das moléculas não quebram ou decompõem sob alta temperatura (ou exposição à radiação). O silicone pode não só suportar altas temperaturas, mas também baixas temperaturas. Pode ser usado em uma ampla faixa de temperatura. Quer sejam propriedades químicas ou propriedades físicas e mecânicas, a mudança com a temperatura é muito pequena. Portanto, geralmente a borracha de silicone líquida pode ser usada na maioria das máquinas de moldagem por injeção.

2.2 Resistência climática

A cadeia principal do produto de silicone é -Si-O-, que não tem dupla ligação, portanto não se decompõe facilmente pela luz ultravioleta e pelo ozônio. O silicone tem melhor estabilidade térmica do que outros materiais poliméricos, bem como resistência à irradiação e intempéries. A vida útil da borracha de silicone no ambiente natural pode atingir várias décadas a mais do que a borracha natural.

2.3 Propriedades de isolamento elétrico

O produto de silicone tem boas propriedades de isolamento elétrico, perda dielétrica, resistência à tensão, resistência ao arco, resistência à corona, coeficiente de resistividade volumétrica, coeficiente de resistência superficial, etc., estando entre os principais materiais eletrônicos isolantes, e suas propriedades elétricas são muito pouco afetadas pela temperatura e frequência.

Portanto, são um material isolante elétrico estável e são amplamente utilizados nas indústrias eletrônica e elétrica. Além de excelente resistência ao calor, o silicone também possui excelente hidrofobicidade, o que é a garantia de alta confiabilidade para o uso de dispositivos eletrônicos em condições úmidas.

2.4 Propriedades biológicas

O silicone bioativo é um nutriente essencial para o corpo humano. O silício é um elemento importante na composição do tecido humano e no metabolismo.

Está presente em cada célula do corpo humano e serve como suporte para a construção celular e auxilia na absorção de outras substâncias importantes como magnésio, fósforo, cálcio, etc.

2.5 Baixa tensão superficial e energia superficial

A cadeia principal do silicone é muito lisa, e sua força intermolecular é muito mais fraca do que a dos hidrocarbonetos, portanto tem uma viscosidade mais baixa do que hidrocarbonetos de mesmo peso molecular, tensão superficial mais fraca, energia superficial menor e capacidade de formação de filme mais forte.

Esta baixa tensão superficial e baixa energia superficial são as principais razões pelas quais tem sido aplicado de várias formas: propriedades excelentes como hidrofobicidade, antiespumante, estabilização de espuma, antiaderência, lubrificação, verniz e outras.

3. Como aplicar silicone em dispositivos de exibição optoeletrônicos?

O silicone tem alta eficiência luminosa e pureza, pode ser usado como material de emissão de luz em dispositivos OLED, os dispositivos OLED têm um brilho e reprodução de cor muito altos, mas também podem ter baixo consumo de energia. Atualmente, a tecnologia OLED é usada na tela principal de telefones celulares, painéis planos de dispositivos médicos e TVs do mercado.

OLED à base de silício é um novo tipo de tecnologia OLED que utiliza um substrato de base de silício em comparação com a tecnologia OLED tradicional, tornando o processo de fabricação mais simples e menos custoso. Espera-se que a tecnologia OLED à base de silício se torne uma importante nova tecnologia de exibição no futuro, aplicada a smartphones, TVs, dispositivos vestíveis e outros campos.

Além disso, o silicone também pode ser aplicado como material de componentes ópticos para retroiluminação de LCD. Nos visores de cristal líquido tradicionais com lâmpadas fluorescentes de cátodo frio, o fósforo amarelo amarela, fazendo com que toda a cor da tela degrade, e a eficiência energética não é alta. O silicone pode emitir luz diretamente, reduzindo assim o consumo de energia elétrica de todo o LCD, e o efeito de cor é mais vívido.

XJY-801 Polimetilsilsesquioxano (Pó de Resina de Silicone Esférico)

Tem um índice de refração de luz diferente do do material base. Dentro do material de difusão com resina de silicone esférica, a luz de uma única direção pode ser difundida em todas as direções. Difusores de luz podem ser feitos para difusores de luz LCD/PS de painel plano.

3.1 Por que utilizar tecnologia OLED à base de silicone?

As vantagens da tecnologia OLED à base de silício incluem o seguinte:

(1) Baixo custo

A tecnologia OLED tradicional requer o uso de um substrato de vidro caro, enquanto a tecnologia OLED baseada em silício utiliza um substrato de silício comum, o que apresenta um custo muito menor.

(2) Processo de produção simples

O processo de produção da tecnologia OLED baseada em silício é mais simples do que a tecnologia OLED tradicional, e o processo de fabricação é mais fácil de controlar.

(3) Maior estabilidade e confiabilidade

A tecnologia OLED baseada em silício pode oferecer maior estabilidade e confiabilidade porque o substrato de silício possui melhores propriedades mecânicas.

(4) Possibilidade de miniaturização

A tecnologia OLED baseada em silício pode realizar um tamanho de pixel menor e uma densidade de pixels maior, o que tem potencial para ser aplicada em microdisplays e outros dispositivos optoeletrônicos em miniatura.

4. Como aplicar silicone na geração de energia solar?

A célula solar é uma tecnologia que permite a conversão de energia luminosa em eletricidade através da utilização da energia solar. O silício pode ser transformado em eletrodos transparentes e utilizado em células solares orgânicas como material fotovoltaico. Devido à sua flexibilidade e transparência, as células solares orgânicas podem ser utilizadas em vários dispositivos complexos, como fontes de alimentação portáteis, eletrônicos vestíveis e assim por diante.

4.1 Como escolher materiais de silicone na geração de energia solar?

(1) No sistema de geração de energia solar térmica:

De acordo com o uso e a forma, os materiais de silicone têm estas aplicações no sistema de geração de energia solar térmica: Óleo de silicone como meio de transferência de calor de alta temperatura para sistemas de energia solar térmica; Revestimentos de silicone resistentes ao calor e às intempéries para estruturas de geração de energia solar fotovoltaica; Materiais de silicone para moldagem de lentes Fresnel para geração de energia solar térmica

(2) No suporte do sistema de células solares:

De acordo com o uso e a forma, os silicones têm estas aplicações no suporte do sistema de células solares: Borracha de silicone vulcanizada à temperatura ambiente de um componente como material fotovoltaico; Materiais de filme anti-reflexo para a superfície do chip da célula solar; Filme protetor na superfície de transmissão de luz dos módulos de células solares; Materiais de preenchimento e ligação para a montagem de módulos de células solares

Resina de Silicone Metil Fenil XJY-Flake

São resinas de silicone com grupos funcionais leves, que são utilizadas em revestimentos em pó e líquidos resistentes a altas temperaturas. A característica primeira e mais importante da resina de silicone é sua excelente propriedade de resistência ao calor, que praticamente não se decompõe abaixo de 200℃ ou mesmo em temperaturas mais altas, podendo ser utilizada na preparação de vários tipos de tintas resistentes ao calor, cujo grau de isolamento térmico pode atingir a classe H.

XJY-705 1.3.5.7-Tetrametilciclotetrassiloxano (D4H)

É um tipo de silicone ativo contendo ligação silício-hidrogênio, que pode reagir com olefinas insaturadas por adição. Pode ser utilizado para sintetizar agentes de reticulação especiais para borracha de silicone vulcanizada à temperatura ambiente.

XJY-8207S/M Resina MQ de Hidrogênio

Pode ser utilizado como carga de reforço para borracha de silicone vulcanizada à temperatura ambiente.

5. Como aplicar silicone em comunicação óptica?

A comunicação ótica de silício é o uso da tecnologia fotelétrica de silício para permitir que o computador e outros dispositivos eletrônicos enviem e recebam sinais óticos.

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.

Os moduladores ópticos de silício fazem parte da comunicação óptica de silício, em termos simples, o sinal gerado pela fonte de luz transporta uma grande quantidade de dados e informações através das ondas luminosas para o modulador, sendo necessário um detector para receber essas informações.

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.

O chip transmissor consiste em quatro lasers, e os feixes emitidos por cada um deles vão para um modulador óptico, que codifica os dados a 12,5 Gbps. Os quatro feixes são então combinados e enviados para uma única fibra óptica, totalizando uma taxa de transferência de dados de 50 Gbps. Na outra extremidade da ligação, o chip receptor separa os quatro feixes e os direciona para fotodetectores individuais, que convertem os dados de volta em sinais elétricos. Ambos os chips são montados utilizando técnicas de fabricação de baixo custo, comumente utilizadas na indústria de PCs.

A fotovoltaica de silício permitirá uma ampla gama de aplicações na indústria da computação.

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. Como escolher matérias-primas de silicone?

Os materiais de silicone em várias formas possuem estruturas poliméricas especiais predominantemente semi-inorgânicas e semi-orgânicas, apresentando excelente resistência a altas e baixas temperaturas, envelhecimento por intempérie, propriedades hidrorrepelentes e à prova de umidade, alta rigidez dielétrica, baixa perda dielétrica, transparência óptica, segurança e ausência de toxicidade. Em suma, o silicone tem sido amplamente utilizado em diversos materiais fotoeletrônicos no campo. Sua estrutura única e desempenho superior oferecem perspectivas de aplicação mais amplas para o estudo de materiais optoeletrônicos. Como tornar seus produtos mais competitivos?

XJY Silicones é um dos principais resina de silicone MQ e Silicone VMQ fabricantes que produzem produtos de silicone na China, com mais de 30 anos de experiência em P&D e fabricação na indústria de silicone, além de mais de 15 patentes relacionadas e suporte técnico. Nossos produtos de matéria-prima de silicone podem atender às necessidades de produtos de materiais optoeletrónicos de silicone e apoiar o fornecimento de soluções personalizadas diversificadas.