सिलिकॉन सामग्रियों का अतीत और वर्तमान

उन्नत सामग्रियों की बात करें तो सिलिकॉन निस्संदेह एक चर्चित विषय है। सिलिकॉन एक प्रकार का बहुलक पदार्थ है जिसमें सिलिकॉन, कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन होते हैं। यह अकार्बनिक सिलिकॉन पदार्थों से काफ़ी अलग है और कई क्षेत्रों में उत्कृष्ट प्रदर्शन करता है। आइए सिलिकॉन की विशेषताओं, खोज प्रक्रिया और अनुप्रयोग दिशा पर गहराई से नज़र डालें।

सिलिकॉन और अकार्बनिक सिलिकॉन के बीच अंतर:

सबसे पहले, सिलिकॉन और अकार्बनिक सिलिकॉन की रासायनिक संरचना में स्पष्ट अंतर हैं। सिलिकॉन एक बहुलक पदार्थ है जो सिलिकॉन और कार्बन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन और अन्य तत्वों से बना होता है, जबकि अकार्बनिक सिलिकॉन मुख्य रूप से सिलिकॉन और ऑक्सीजन से बने अकार्बनिक यौगिकों, जैसे सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO2) को संदर्भित करता है। सिलिकॉन की कार्बन-आधारित संरचना इसे लोच और प्लास्टिसिटी प्रदान करती है, जिससे यह उपयोग में अधिक लचीला हो जाता है। सिलिकॉन की आणविक संरचना विशेषताओं, अर्थात् Si-O बंध की बंध ऊर्जा (444J/mol) CC बंध (339J/mol) की तुलना में अधिक होने के कारण, सिलिकॉन पदार्थों में सामान्य कार्बनिक बहुलक यौगिकों की तुलना में अधिक ऊष्मा प्रतिरोध होता है।

सिलिकॉन की खोज:

सिलिकॉन की खोज का इतिहास 20वीं सदी के शुरुआती दौर में देखा जा सकता है। शुरुआती दौर में, वैज्ञानिकों ने सिलिकॉन यौगिकों में कार्बनिक समूहों को शामिल करके सिलिकॉन का सफलतापूर्वक संश्लेषण किया। इस खोज ने सिलिकॉन पदार्थों के एक नए युग की शुरुआत की और उद्योग एवं विज्ञान में इसके व्यापक अनुप्रयोग की नींव रखी। पिछले कुछ दशकों में सिलिकॉन के संश्लेषण और सुधार ने उल्लेखनीय प्रगति की है, जिससे इस पदार्थ के निरंतर नवाचार और विकास को बढ़ावा मिला है।

सामान्य सिलिकॉन:

सिलिकॉन बहुलक यौगिकों का एक वर्ग है जो प्रकृति और कृत्रिम संश्लेषण में व्यापक रूप से पाया जाता है, जिसमें विभिन्न रूप और संरचनाएँ शामिल हैं। निम्नलिखित कुछ सामान्य सिलिकॉन के उदाहरण हैं:

पॉलीडाइमिथाइलसिलोक्सेन (पीडीएमएस): पीडीएमएस एक विशिष्ट सिलिकॉन इलास्टोमर है, जो आमतौर पर सिलिकॉन रबर में पाया जाता है। इसमें उत्कृष्ट लचीलापन और उच्च तापमान स्थिरता होती है, और इसका व्यापक रूप से रबर उत्पादों, चिकित्सा उपकरणों, स्नेहकों आदि के निर्माण में उपयोग किया जाता है।

सिलिकॉन तेल: सिलिकॉन तेल एक रैखिक सिलिकॉन यौगिक है जिसमें कम सतह तनाव और अच्छा उच्च तापमान प्रतिरोध होता है। इसका उपयोग आमतौर पर स्नेहक, त्वचा देखभाल उत्पादों, चिकित्सा उपकरणों और अन्य क्षेत्रों में किया जाता है।

सिलिकॉन रेज़िन: सिलिकॉन रेज़िन सिलिकिक अम्ल समूहों से बना एक बहुलक पदार्थ है जिसमें उत्कृष्ट ऊष्मारोधी और विद्युत रोधन गुण होते हैं। इसका व्यापक रूप से कोटिंग्स, चिपकने वाले पदार्थों, इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग आदि में उपयोग किया जाता है।

सिलिकॉन रबर: सिलिकॉन रबर एक रबर जैसा सिलिकॉन पदार्थ है जिसमें उच्च तापमान प्रतिरोध, मौसम प्रतिरोध, विद्युत इन्सुलेशन और अन्य गुण होते हैं। इसका व्यापक रूप से सीलिंग रिंग, केबल सुरक्षात्मक आवरण और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है।

ये उदाहरण सिलिकॉन की विविधता को दर्शाते हैं। ये विभिन्न क्षेत्रों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं और उद्योग से लेकर दैनिक जीवन तक इनके व्यापक अनुप्रयोग हैं। यह एक उच्च-प्रदर्शन सामग्री के रूप में सिलिकॉन की विविध विशेषताओं को भी दर्शाता है।

प्रदर्शन लाभ

साधारण कार्बन श्रृंखला यौगिकों की तुलना में, ऑर्गेनोसिलोक्सेन (पॉलीडाइमिथाइलसिलोक्सेन, PDMS) में कुछ विशिष्ट प्रदर्शन लाभ हैं, जो इसे कई अनुप्रयोगों में उत्कृष्ट प्रदर्शन करने में सक्षम बनाते हैं। साधारण कार्बन श्रृंखला यौगिकों की तुलना में ऑर्गेनोसिलोक्सेन के कुछ प्रदर्शन लाभ निम्नलिखित हैं:

उच्च तापमान प्रतिरोध: ऑर्गेनोसिलोक्सेन में उत्कृष्ट उच्च तापमान प्रतिरोध होता है। सिलिकॉन-ऑक्सीजन बंधों की संरचना ऑर्गेनोसिलोक्सेन को उच्च तापमान पर स्थिर बनाती है और आसानी से विघटित नहीं होती, जो उच्च तापमान वाले वातावरण में इसके अनुप्रयोग के लिए लाभ प्रदान करती है। इसके विपरीत, कई सामान्य कार्बन श्रृंखला यौगिक उच्च तापमान पर विघटित हो सकते हैं या अपना प्रदर्शन खो सकते हैं।

निम्न पृष्ठ तनाव: ऑर्गेनोसिलोक्सेन में निम्न पृष्ठ तनाव होता है, जिससे इसकी नमनीयता और चिकनाई अच्छी होती है। इस गुण के कारण सिलिकॉन तेल (ऑर्गेनोसिलोक्सेन का एक रूप) का स्नेहक, त्वचा देखभाल उत्पादों और चिकित्सा उपकरणों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

लचीलापन और प्रत्यास्थता: ऑर्गेनोसिलोक्सेन की आणविक संरचना इसे अच्छा लचीलापन और प्रत्यास्थता प्रदान करती है, जिससे यह रबर और प्रत्यास्थ पदार्थों के निर्माण के लिए एक आदर्श विकल्प बन जाता है। यह सिलिकॉन रबर को सीलिंग रिंग, प्रत्यास्थ घटकों आदि के निर्माण में उत्कृष्ट प्रदर्शन करने में सक्षम बनाता है।

विद्युत इन्सुलेशन: ऑर्गेनोसिलोक्सेन में उत्कृष्ट विद्युत इन्सुलेशन गुण होते हैं, जिसके कारण इसका इलेक्ट्रॉनिक्स क्षेत्र में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। सिलिकॉन रेज़िन (सिलोक्सेन का एक रूप) का उपयोग अक्सर इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग सामग्री में विद्युत इन्सुलेशन प्रदान करने और इलेक्ट्रॉनिक घटकों की सुरक्षा के लिए किया जाता है।

जैव-संगतता: ऑर्गेनोसिलोक्सेन जैविक ऊतकों के साथ अत्यधिक संगत है और इसलिए इसका व्यापक रूप से चिकित्सा उपकरणों और जैव-चिकित्सा क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, सिलिकॉन रबर का उपयोग अक्सर कृत्रिम अंगों, चिकित्सा कैथेटर आदि के लिए मेडिकल सिलिकॉन तैयार करने में किया जाता है।

रासायनिक स्थिरता: ऑर्गेनोसिलोक्सेन उच्च रासायनिक स्थिरता और कई रसायनों के प्रति अच्छा संक्षारण प्रतिरोध प्रदर्शित करते हैं। इससे रासायनिक उद्योग में इसके अनुप्रयोग का विस्तार संभव हो पाता है, जैसे कि रासायनिक टैंक, पाइप और सीलिंग सामग्री तैयार करने में।

कुल मिलाकर, ऑर्गेनोसिलोक्सेन में साधारण कार्बन श्रृंखला यौगिकों की तुलना में अधिक विविध गुण होते हैं, जो उन्हें स्नेहन, सीलिंग, चिकित्सा और इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे कई क्षेत्रों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने में सक्षम बनाता है।

ऑर्गेनोसिलिकॉन मोनोमर्स की तैयारी विधि

प्रत्यक्ष विधि: सिलिकॉन को कार्बनिक यौगिकों के साथ सीधे प्रतिक्रिया करके ऑर्गेनोसिलिकॉन पदार्थों का संश्लेषण करें।

अप्रत्यक्ष विधि: सिलिकॉन यौगिकों के क्रैकिंग, पोलीमराइजेशन और अन्य प्रतिक्रियाओं के माध्यम से ऑर्गेनोसिलिकॉन तैयार करें।

हाइड्रोलिसिस पोलीमराइजेशन विधि: सिलानॉल या सिलेन अल्कोहल के हाइड्रोलिसिस पोलीमराइजेशन द्वारा ऑर्गेनोसिलिकॉन तैयार करें।

ग्रेडिएंट कोपोलीमराइजेशन विधि: ग्रेडिएंट कोपोलीमराइजेशन द्वारा विशिष्ट गुणों वाले ऑर्गेनोसिलिकॉन पदार्थों का संश्लेषण करें।

ऑर्गेनोसिलिकॉन बाजार का रुझान

उच्च तकनीक क्षेत्रों में बढ़ती मांग: उच्च तकनीक उद्योगों के तेजी से विकास के साथ, उच्च तापमान प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध और विद्युत इन्सुलेशन जैसे उत्कृष्ट गुणों वाले ऑर्गेनोसिलिकॉन की मांग बढ़ रही है।

चिकित्सा उपकरण बाजार का विस्तार: चिकित्सा उपकरण निर्माण में सिलिकॉन के अनुप्रयोग का विस्तार जारी है, और जैव-संगतता के साथ मिलकर यह चिकित्सा उपकरणों के क्षेत्र में नई संभावनाएं लेकर आता है।

सतत विकास: पर्यावरण जागरूकता में सुधार, अधिक सतत विकास प्राप्त करने के लिए, बायोडिग्रेडेबल सिलिकॉन जैसे सिलिकॉन सामग्रियों की हरित तैयारी विधियों के अनुसंधान को बढ़ावा देता है।

नए अनुप्रयोग क्षेत्रों की खोज: सिलिकॉन बाजार के नवाचार और विस्तार को बढ़ावा देने के लिए लचीले इलेक्ट्रॉनिक्स, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरण आदि जैसे नए अनुप्रयोग क्षेत्र लगातार उभर रहे हैं।

भविष्य के विकास की दिशा और चुनौतियाँ

कार्यात्मक सिलिकॉन का अनुसंधान और विकास:विभिन्न उद्योगों की जरूरतों के जवाब में, सिलिकॉन भविष्य में कार्यक्षमता के विकास पर अधिक ध्यान देगा, जैसे कि कार्यात्मक सिलिकॉन कोटिंग्स, जिसमें जीवाणुरोधी और प्रवाहकीय गुण जैसे विशेष गुण शामिल हैं।

बायोडिग्रेडेबल सिलिकॉन पर शोध:पर्यावरण जागरूकता में सुधार के साथ, बायोडिग्रेडेबल सिलिकॉन सामग्री पर अनुसंधान एक महत्वपूर्ण विकास दिशा बन जाएगा।

नैनो सिलिकॉन का अनुप्रयोगनैनो प्रौद्योगिकी का उपयोग करते हुए, उच्च तकनीक क्षेत्रों में इसके अनुप्रयोग का विस्तार करने के लिए नैनो सिलिकॉन की तैयारी और अनुप्रयोग पर अनुसंधान करना।

तैयारी के तरीकों का हरितीकरणसिलिकॉन की तैयारी के तरीकों के लिए, पर्यावरण पर प्रभाव को कम करने के लिए भविष्य में हरे और पर्यावरण के अनुकूल तकनीकी मार्गों पर अधिक ध्यान दिया जाएगा।