Quais são as aplicações do gel de silicone?

O mercado de gel de silicone tem mostrado crescimento constante nos últimos anos. O tamanho global do mercado de gel de elastômero de silicone foi estimado em US$ 2,88 bilhões em 2023 e espera-se que atinja US$ 4,8 bilhões até 2032, com uma taxa de crescimento anual composta de cerca de 5,82%. Quais são os cenários de aplicação de géis de silicone?

O gel de silicone é um material polimérico semi-sólido formado pela reticulação de polissiloxanos, e sua estrutura molecular única lhe confere propriedades mecânicas dinâmicas entre líquido e sólido. As ligações de silício-oxigênio alternadas (Si-O-Si) na cadeia principal fornecem flexibilidade excelente, enquanto os grupos orgânicos nas cadeias laterais (por exemplo, metila, fenila) modulam sua atividade e compatibilidade de superfície através de modificações químicas. Essa flexibilidade no design molecular torna um dos materiais centrais em medicina, eletrônica, energia e outros campos.

Há quatro aspectos para introduzir o gel de silicone:

• Campos médicos e de saúde
• Indústrias de eletrônica e energia
• Manufatura industrial
• Áreas de aplicação emergentes para expansão

1. Campos médicos e de saúde

(1) Cuidados de feridas e reparo de tecidos

No campo de curativos para feridas, os géis de silicone criam um ambiente úmido para cicatrização regulando a taxa de transmissão de oxigênio e vapor de água (tipicamente 2000-5000 g/m²/24h). Sua baixa tensão superficial (aproximadamente 21 mN/m) reduz a adesão ao tecido de granulação recente, e dados clínicos mostram que pacientes usando dressings de gel de silicone tópico têm uma redução de 40% no índice de dor durante as trocas de curativos. O gel de silicone de qualidade médica também é não tóxico para pele sensível. Para úlceras de pé diabéticas, cicatrizes hipertróficas e queloides, cicatrizes de queimadura e outras feridas crônicas, íons antibacterianos compostos de folhas de gel de silicone podem manter um efeito de esterilização contínua por 72 horas.

(2) Estética médica e tratamento de cicatrizes

Com base no efeito de memória viscoelástica, a membrana de gel de silicone produz uma micropressão contínua de aproximadamente 15-25 mmHg nas cicatrizes proliferativas, o que inibe a proliferação excessiva de fibroblastos. O gel de silicone tem bom desempenho para a formação de cicatrizes hipertróficas. Estudos de microscopia eletrônica de transmissão mostraram um aumento de 60% no alinhamento das fibras de colágeno e uma diminuição de 35% na dureza e espessura da cicatriz após 6 meses de uso. O novo gel de silicone de cura à luz também permite a impressão 3D de patches de cicatriz personalizados com uma precisão de espessura de ±0,1 mm para cicatrizes hipertróficas. O uso combinado de manta de gel de silicone e terapia de pressão pode melhorar a cicatrização de cicatrizes.

XJY-9660 Trimetilsilanetóxidosilicato é um polímero siloxano com uma estrutura de cadeia principal composta de átomos de silício e oxigênio alternados. Esses silicone sólidos fornecem efeitos de formação de filme e amaciamento, o que pode proporcionar excelente resistência à água e resistência à lavagem com detergente/água para muitas formulações farmacêuticas (como gerenciamento de cicatrizes, entre outros). Pode ser adicionado ao gel de silicone para cicatrizes hipertróficas ou queloideanas.

(3) Dispositivos intervencionais minimamente invasivos

Na terapia de embolização vascular, o gel de silicone sensível à temperatura pode ser curado in loco após a injeção através de um cateter, e seu tempo de cura (20-90 segundos) e taxa de expansão (150-300%) podem ser regulados com precisão. Experimentos em animais mostraram que partículas de gel de 0,5 mm de diâmetro podem alcançar embolização precisa no nível capilar, e a taxa de degradação é controlada em 85%±5% aos 3 meses após a cirurgia. 

2. Indústrias de eletrônica e energia

(1) Empacotamento eletrônico altamente confiável

Nos pacotes de módulos IGBT, o CTE (coeficiente de expansão térmica) do gel de silicone pode ser ajustado para 30-50 ppm/°C para obter compatibilidade mecânica com os chips semicondutores. Sua resistividade volumétrica é＞1×10¹⁵ Ω- cm, e sua resistência ao índice de rastreamento elétrico é≥600V, garantindo a estabilidade de longo prazo do dispositivo sob as condições de trabalho de -55℃ até 200℃. Um novo teste de módulo de controle eletrônico de veículos de energia mostra que o uso de encapsulamento com gel de silicone aumentou a vida útil do ciclo térmico para mais de 3.000 vezes.

(2) Proteção de segurança de baterias de íons de lítio

Para a proteção contra runaway térmico da bateria de energia, o gel de silicone retardante de chama pode formar uma camada carbonizada com um multiplicador de expansão de 20-50 vezes e um índice de oxigênio de >32%. Dados experimentais mostram que, com o módulo da bateria revestido com uma camada de gel de 2mm no teste de perfuração, a maior elevação de temperatura foi reduzida em 65%, e a liberação de fumaça foi reduzida em 80%. Ao mesmo tempo, sua condutividade térmica de 1,5 W/m-K pode melhorar a uniformidade de temperatura entre os núcleos.

(3) Proteção duradoura 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, o que garante a exigência de 25 anos de vida útil do módulo. Sua aderência é >2MPa, o que pode resistir ao impacto de granizo de 15mm.

3. Fabricação industrial

(1) Fabricação de moldes de precisão

No campo da replicação de microestrutura, a precisão de conformação do silício pode atingir um nível submicrônico (Ra＜0.1μm). Ajustando a concentração do catalisador de platina, pode-se obter uma janela de tempo de cura ajustável de 10 a 120 minutos, adequada para a replicação em lote de componentes de precisão, como sensores MEMS.

(2) Controle de vibração e ruído

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℃, e o fator de perda tanδ＞0,5, suprimindo efetivamente a vibração de banda larga.

(3) Substratos de sensores flexíveis

Gel de silicone esticável (alongamento à ruptura >800%) e nanotubos de carbono feitos de sensores piezorresistivos compostos, fator de sensibilidade de 5-10, na faixa de deformação de 100% de linearidade de mudança de resistência R²>0,98. Aplicado à pele eletrônica flexível, pode identificar as mudanças de pressão dinâmica de 0,1-10N.

4. Áreas de aplicação emergentes para expandir

（1）Meio de acionamento de robô suave

O gel de silicone de elastômero dielétrico em uma intensidade de campo de 3kV/mm pode realizar 80% da deformação da superfície, com tempo de resposta <50ms. Através do design empilhado em multicamadas do gripper biomimético, pode-se levantar 200 vezes o peso do objeto, com uma vida útil de mais de 10⁶ vezes.

（2）Aplicações especializadas em Aeroespacial

Gel de sílica resistente ao oxigênio atômico é usado como camada isolante para cabos de satélite com uma taxa de perda de massa de <0,1mg/cm²-h em um ambiente de órbita baixa da Terra (fluxo de oxigênio atômico de 10¹⁵ atoms/cm²-s). Sua taxa de desgaseificação a vácuo <1×10-⁷ Torr-L/s-cm², o que atende à norma ASTM E595.

(3) Proteção do patrimônio cultural

For the reinforcement of fragile cultural relics, Young’s modulus of nano-SiO₂Gel de sílica reforçado pode ser ajustado para 0,5-5MPa, o que corresponde às propriedades mecânicas de papel e têxteis antigos. O experimento de envelhecimento acelerado verificou que o índice de amarelecimento do material ΔE <3 (1000 horas de irradiação UV), e tem características de remoção reversíveis.

5. Como tornar o desenvolvimento do silicone melhor?

Nos próximos cinco anos, com a integração da tecnologia de simulação molecular e design de materiais por IA, o grupo de gel de silicone fará avanços na direção de resposta programada (acoplamento multifásico como temperatura/luz/magnetismo) e integração de estrutura e função, e a fronteira de aplicação continuará sendo estendida para campos de ponta como biossensores e embalagens de dispositivos quânticos, cirurgia cutânea e estética. Como melhorar a competitividade dos produtos?

XJY Silicones é um dos principais resina de silicone MQ e Silicone VMQ A nossa empresa é um dos principais fabricantes de silicone na China, com mais de 30 anos de experiência em I&D e fabrico na indústria do silicone, bem como mais de 15 patentes relacionadas e apoio técnico. A nossa produtos de matérias-primas de silicone pode satisfazer as necessidades dos campo de gel de silicone e apoiar o fornecimento de soluções personalizadas diversificadas.