Il silicone è conduttivo? Può essere utilizzato in ambienti elettricamente attivi?
In effetti, il silicone puro è un ottimo isolante, ma è possibile ottenere una conduttività controllata tramite modifica.
Per comprendere appieno le proprietà elettriche del silicone, dobbiamo considerare la sua struttura molecolare, le caratteristiche del materiale, l'ambiente di applicazione e i metodi di modifica. Questo articolo esplora sia le proprietà conduttive che quelle isolanti del silicone.
Qual è la struttura molecolare e la natura elettrica del silicone?
La struttura portante del silicone è costituita da legami silicio-ossigeno (Si–O–Si), con gruppi organici come metile o fenile legati alle catene laterali. Questa struttura unica conferisce al silicone flessibilità ed eccellente stabilità.
Da un punto di vista elettrico, la struttura Si–O–Si non contiene quasi elettroni liberi o percorsi ionici. Gli elettroni non possono muoversi attraverso la catena molecolare. Questo rende il silicone un materiale altamente isolante e apolare.
Il silicone standard ha in genere una resistività di volume superiore a 10¹⁴ Ω·cm, molto più elevata rispetto alla maggior parte delle gomme e delle materie plastiche. La sua costante dielettrica (2,8–3,3) rimane stabile con una dipendenza minima dalla frequenza, consentendo prestazioni elettriche costanti anche a temperature estreme.
| Proprietà elettrica | Valore tipico per silicone standard |
| Resistività di volume | >10¹⁴ Ω·cm |
| Costante dielettrica | 2.8–3.3 |
| Rigidità dielettrica | 20–25 kV/mm |
| Intervallo di temperature di lavoro | -60°C ~ 250°C |
Grazie a queste eccellenti caratteristiche elettriche, il silicone è diventato un materiale insostituibile in numerose applicazioni di isolamento e protezione elettronica.
Quali fattori influenzano le proprietà isolanti del silicone?
Il silicone è naturalmente un ottimo isolante, ma la sua stabilità può variare a seconda della formulazione e delle condizioni ambientali. I principali fattori che lo influenzano sono:
Sistema di polimerizzazione
- Il silicone reticolato al platino offre il miglior isolamento perché la reazione di reticolazione è completa e non produce sottoprodotti.
- I sistemi polimerizzati con perossido possono lasciare residui ionici che riducono leggermente la resistività del volume.
Tipo di riempitivo e purezza
- I riempitivi di silice ad alta purezza migliorano la resistenza meccanica mantenendo al contempo l'isolamento.
- Se vengono introdotte impurità metalliche o ossidi di bassa qualità, potrebbero creare percorsi conduttivi all'interno del materiale.
Umidità ambientale e contaminazione superficiale
- L'umidità o la polvere sulla superficie possono creare piccole perdite.
- Una pulizia regolare e il mantenimento della superficie asciutta aiutano a preservare la stabilità dell'isolamento.
Invecchiamento ed esposizione ad alte temperature
- L'esposizione prolungata all'ozono, alla luce ultravioletta o al calore elevato può causare la rottura parziale dei legami Si–O, riducendo la rigidità dielettrica.
Quali sono le applicazioni del silicone nell'isolamento?
Grazie alla sua eccellente stabilità termica, resistenza all'invecchiamento e proprietà isolanti, il silicone è diventato uno dei materiali più affidabili per l'isolamento elettronico, elettrico e industriale. La tabella seguente riassume le comuni applicazioni del silicone nell'isolamento e i loro principali vantaggi tecnici:
| Area di applicazione | Forma tipica del prodotto | Funzione principale e vantaggi |
| Guarnizioni elettroniche e cuscinetti isolanti | Guarnizioni in silicone, anelli di tenuta | Previene archi elettrici e cortocircuiti, blocca l'ingresso di umidità, combinando funzioni di tenuta e isolamento |
| Fili e guaine per cavi isolati ad alta temperatura | Fili rivestiti in silicone, guaine resistenti al calore | Può funzionare ininterrottamente a temperature superiori a 200°C, adatto per elettrodomestici, apparecchiature automobilistiche e industriali |
| Incapsulanti e sigillanti elettronici | Silicone liquido RTV, LSR | Forniscono protezione antiumidità, antiurto e isolante per PCB, comunemente utilizzati in sensori e moduli di potenza |
| Materiali isolanti medicali e aerospaziali | Sonde mediche, strati isolanti per elettrodi | Non assorbente, resistente all'invecchiamento e stabile nel tempo; conforme agli standard medici e aerospaziali |
| Componenti resistenti all'arco elettrico e a prova di perdite | Isolatori ad alta tensione, tubi in silicone | Elevata rigidità dielettrica, previene efficacemente guasti e perdite, migliorando la sicurezza delle apparecchiature |
Il silicone può essere reso conduttivo?
Sebbene il silicone puro sia un isolante, può essere trasformato in un materiale conduttivo attraverso speciali modifiche. La chiave sta nell'aggiunta di riempitivi conduttivi. Una volta che le particelle di riempitivo formano percorsi conduttivi continui all'interno della matrice siliconica, l'intero materiale può condurre elettricità.
| Tipo di riempitivo | Meccanismo conduttivo | Applicazioni tipiche |
| Carbone nero | Il contatto delle particelle forma catene conduttive | Telecomandi, pulsanti in silicone |
| Grafite / Grafene | Elevata mobilità degli elettroni | Sensori flessibili, pellicole conduttive |
| Polvere metallica (argento, nichel, rame) | Contatto tra particelle metalliche | Schermatura EMI, guarnizioni conduttive |
| Nanotubi di carbonio / Nanofibre | Reti conduttive 3D | Silicone conduttivo estensibile |
| Polimeri conduttivi (PEDOT, PANI) | Conduttività intrinseca | dispositivi elettronici indossabili |
Conclusione
Nel complesso, il silicone puro è un eccellente isolante, ampiamente utilizzato nella protezione elettrica, nella sigillatura elettronica e nell'isolamento di cavi ad alta temperatura. Aggiungendo diversi riempitivi conduttivi, può essere trasformato in un materiale conduttivo controllabile, soddisfacendo le esigenze di sensori, dispositivi touch, schermatura EMI e altre applicazioni avanzate.
Se cercate un produttore professionale di prodotti in silicone, abbiamo anni di esperienza nello sviluppo di formulazioni in silicone e nella produzione di stampi. Contattateci oggi stesso e il nostro team tecnico esperto vi fornirà soluzioni in silicone affidabili e ad alte prestazioni per il vostro progetto.
