Is siliconen geleidend? Kan het gebruikt worden in elektrisch actieve omgevingen?
Zuivere siliconen zijn in feite een uitstekende isolator, maar door modificatie kan een gecontroleerde geleidbaarheid worden bereikt.
Om de elektrische eigenschappen van siliconen volledig te begrijpen, moeten we rekening houden met de moleculaire structuur, materiaaleigenschappen, toepassingsomgeving en modificatiemethoden. Dit artikel onderzoekt zowel de geleidende als de isolerende eigenschappen van siliconen.
Wat is de moleculaire structuur en elektrische aard van siliconen?
De ruggengraat van siliconen bestaat uit silicium-zuurstofbindingen (Si-O-Si), met organische groepen zoals methyl of fenyl aan de zijketens. Deze unieke structuur geeft siliconen zowel flexibiliteit als uitstekende stabiliteit.
Vanuit elektrisch oogpunt bevat de Si–O–Si-structuur vrijwel geen vrije elektronen of ionenpaden. Elektronen kunnen zich niet door de moleculaire keten verplaatsen. Dit maakt siliconen tot een zeer isolerend en apolair materiaal.
Standaardsilicone heeft doorgaans een volumeweerstand van meer dan 10¹⁴ Ω·cm, veel hoger dan de meeste rubbers en kunststoffen. De diëlektrische constante (2,8–3,3) blijft stabiel met een minimale frequentieafhankelijkheid, wat zorgt voor consistente elektrische prestaties, zelfs bij extreme temperaturen.
| Elektrische eigenschappen | Typische waarde voor standaard siliconen |
| Volumeweerstand | >10¹⁴ Ω·cm |
| Diëlektrische constante | 2.8–3.3 |
| Diëlektrische sterkte | 20–25 kV/mm |
| Werktemperatuurbereik | -60°C ~ 250°C |
Dankzij deze uitstekende elektrische eigenschappen zijn siliconen een onvervangbaar materiaal geworden in veel isolatie- en elektronische beschermingstoepassingen.
Welke factoren beïnvloeden de isolerende eigenschappen van siliconen?
Siliconen zijn van nature een uitstekende isolator, maar de stabiliteit ervan kan variëren afhankelijk van de formulering en de omgevingsomstandigheden. De belangrijkste beïnvloedende factoren zijn onder andere:
Uithardingssysteem
- Platina-geharde siliconen bieden de beste isolatie, omdat de crosslinkingreactie volledig is en er geen bijproducten ontstaan.
- Systemen die met peroxide zijn uitgehard, kunnen ionische resten achterlaten, waardoor de volumeweerstand licht wordt verlaagd.
Vulstoftype en zuiverheid
- Vulstoffen van silica met een hoge zuiverheidsgraad verbeteren de mechanische sterkte en behouden tegelijkertijd de isolatiewaarde.
- Als er metaalverontreinigingen of oxiden van lage kwaliteit worden toegevoegd, kunnen deze geleidende paden in het materiaal creëren.
Omgevingsvochtigheid en oppervlakteverontreiniging
- Vocht of stof op het oppervlak kan kleine lekkages veroorzaken.
- Regelmatig schoonmaken en het oppervlak droog houden, helpt de stabiliteit van de isolatie te behouden.
Veroudering en blootstelling aan hoge temperaturen
- Langdurige blootstelling aan ozon, ultraviolet licht of hoge temperaturen kan een gedeeltelijke afbraak van de Si–O-bindingen veroorzaken, waardoor de diëlektrische sterkte afneemt.
Wat zijn de toepassingen van siliconen in isolatie?
Dankzij de uitstekende thermische stabiliteit, verouderingsbestendigheid en isolerende eigenschappen is siliconen een van de meest betrouwbare materialen geworden voor elektronische, elektrische en industriële isolatie. De onderstaande tabel geeft een overzicht van veelvoorkomende toepassingen van siliconen in isolatie en hun belangrijkste technische voordelen:
| Toepassingsgebied | Typische productvorm | Belangrijkste functie en voordelen |
| Elektronische zegels en isolatiepads | Siliconen pakkingen, afdichtringen | Voorkom vonkvorming en kortsluiting, blokkeer het binnendringen van vocht en combineer afdichtings- en isolatiefuncties |
| Hogetemperatuur geïsoleerde draden en kabelmantels | Met siliconen beklede draden, hittebestendige omhulsels | Kan continu werken boven 200°C, geschikt voor apparaten, auto's en industriële apparatuur |
| Elektronische inkapselingsmiddelen en afdichtingsmiddelen | RTV, LSR vloeibare siliconen | Biedt vochtbestendige, schokbestendige en isolerende bescherming voor PCB's, die vaak worden gebruikt in sensoren en vermogensmodules |
| Medische en lucht- en ruimtevaartisolatiematerialen | Medische sondes, elektrode-isolatielagen | Niet-absorberend, verouderingsbestendig en stabiel in de tijd; voldoet aan medische en lucht- en ruimtevaartnormen |
| Vlamvertragende en lekvrije componenten | Hoogspanningsisolatoren, siliconenslangen | Hoge diëlektrische sterkte, voorkomt effectief storingen en lekkages, waardoor de veiligheid van de apparatuur wordt verbeterd |
Kunnen siliconen geleidend gemaakt worden?
Hoewel pure siliconen een isolator zijn, kan het door speciale modificaties worden omgezet in een geleidend materiaal. De sleutel is het toevoegen van geleidende vulstoffen. Zodra de vulstofdeeltjes doorlopende geleidende paden in de siliconenmatrix vormen, kan het hele materiaal elektriciteit geleiden.
| Vulstoftype | Geleidend mechanisme | typische applicaties |
| Carbon zwart | Deeltjescontact vormt geleidende ketens | Afstandsbedieningen, siliconen knoppen |
| Grafiet / Grafeen | Hoge elektronenmobiliteit | Flexibele sensoren, geleidende films |
| Metaalpoeder (zilver, nikkel, koper) | Contact tussen metaaldeeltjes | EMI-afscherming, geleidende pakkingen |
| Koolstofnanobuizen / nanovezels | 3D geleidende netwerken | Rekbare geleidende siliconen |
| Geleidende polymeren (PEDOT, PANI) | Intrinsieke geleidbaarheid | Draagbare elektronische apparaten |
Conclusie
Over het algemeen is pure siliconen een uitstekende isolator, die veel wordt gebruikt voor elektrische bescherming, elektronische afdichting en isolatie van kabels tegen hoge temperaturen. Door verschillende geleidende vulstoffen toe te voegen, kan het worden omgezet in een regelbaar geleidend materiaal dat voldoet aan de behoeften van sensoren, aanraakschermen, EMI-afscherming en andere geavanceerde toepassingen.
Bent u op zoek naar een professionele fabrikant van siliconenproducten? Wij hebben jarenlange ervaring in de ontwikkeling van siliconenformules en de productie van mallen. Neem vandaag nog contact met ons op en ons ervaren technische team levert hoogwaardige, betrouwbare siliconenoplossingen voor uw project.
