Stav výzkumu: Technologické průlomy a diverzifikované aplikace paralelně.
Silikonové materiály (polysiloxan a jeho deriváty) se staly „průmyslovými vitamíny“ moderního průmyslu kvůli jejich vysoké teplotě, odolnost proti povětrnostním povětrnostem, biokompatibilitě a dalším charakteristikám. V posledních letech průmysl dosáhl významného pokroku v základním výzkumu, optimalizaci procesu a expanzi scénářů aplikací:
1. Inovace syntetického procesu Zelený katalytický systém: Postupně nahrazují tradiční drahé kovové katalyzátory (jako je platina), vyvinout nekovové nebo nízkotoxické katalyzátory (jako jsou iontové kapaliny, organické základy), snižují náklady a environmentální rizika. Proces nepřetržitého toku: Uvědomte si efektivní kontinuální produkci hydrosilylační reakce technologií mikroreaktorů, zlepšují bezpečnost a výnos (jako je proces Xiameter® Dow Corning).
2. Functionalized and high-performance special silicone materials: such as high-refractive-index silicone for LED packaging (refractive index>1,55), tepelné podložky 5G milimetrů vln (tepelná vodivost do 5 W/m · K), samoléčivé silikonové elastomery atd. Biomedicínské aplikace: injekční silikon pro opravu měkkých tkání, 3D tisk silikonové orgánové modely a léčiva-trvalé-lék-lék- Uvolněné nosiče (jako jsou hydrogely na bázi silikonu).
3. rozvíjející se trhy řídí nový energetický sektor: Křek-uhlíkový negativní elektrodové materiály (zvyšování kapacity lithiové baterie), těsnily fotovoltaického modulu (odolnost proti stárnutí UV> 25 let). Inteligentní nosičky a flexibilní elektronika: Kapalná silikonová guma (LSR) se používá pro roztažitelné senzory a závěsy pro skládací mobilní telefony. Podpora údajů: V roce 2023 bude velikost globálního silikonu trhu překročit 20 miliard USD, přičemž čínská výrobní kapacita představuje více než 60% (data SAGSI), ale špičkové produkty se stále spoléhají na dovoz.
Omezení: Prominentní jsou technická úzká místa a rozpory v průmyslovém řetězci.
Navzdory rychlému rozvoji toto odvětví stále čelí několika výzvám:
1. Basic research lags behind. Insufficient molecular design theory: Lack of precise control of the dynamic behavior of siloxane segments leads to reliance on trial and error for optimizing material performance. Poor adaptability to extreme environments: Silicone materials that are resistant to ultra-high temperatures (>400 stupňů) nebo velmi nízké teploty (<-100°C) are still scarce.
2. Konflikt mezi potížemi s ochranou procesu a ochrany životního prostředí při léčbě vedlejších produktů: hydrolýza a kondenzační reakce produkují vedlejší produkty HCI nebo alkoholu, které mají vysoké náklady na zotavení (např. 0. 3 tuny odpadní kyseliny na tunu DMC ). Tlak emise uhlíku: Spotřeba energie syntézy monomerů (např. Metoda přímé methylchlorosilanu) je až 8, 000 KWH/TON, což ztěžuje splnění cílů „duálního uhlíku“.
3. Strukturální nerovnováha v průmyslovém řetězci a nadměrná kapacita na dolním konci: Míra využití kapacity u obecných produktů, jako jsou stavební tmely v Číně importováno. Omezení zdrojů proti proudu: Cena kovových silikonových surovin velmi kolísá díky „dvojí kontrole spotřeby energie“. V roce 2022 způsobila omezení výkonu v Yunnanu 50% nárůst cen křemíku.
Budoucí směr: Z zelené, inteligence a inovace scénářů
Prolomení úzku vyžaduje zaměření na upgrade technologie a spolupráci v oboru:
1. Disruptivní syntéza Technologie Biokatalytická dráha: Použijte enzymovou katalýzu k dosažení syntézy siloxanu siloxanu (jako je silikonová syntáza vyvinutá MIT). Plazmatická příprava: Proložte tradiční termodynamická omezení a přímo syntetizují funkcionalizovaný polysiloxan.
2. Vývoj vysoce výkonných materiálů Organicky inorganické hybridní hybridní materiály: jako jsou silazan-modifikované keramické prekurzory (teplotní odolnost> 600 stupňů), používané pro letadlové povlaky motoru. Inteligentní materiály odezvy: Silikon světlo/teplo/magneticky, používaný v měkkých robotech nebo adaptivních optických zařízeních.
3. Cirkulární ekonomika a technologie recyklace digitální chemické recyklace: Vývoj procesu pro praskání a regeneraci monomerů z odpadu silikonu (jako je projekt Simplicity® Wacker Chemie). Výroba řízená AI: Použití strojového učení k optimalizaci návrhu formulace (jako je spolupráce společnosti Dow s Googlem na vývoj modelu AI pro elastomery).
4. Inovace scénáře a přeshraniční integrace vesmírné ekonomiky: Silikony odolné vůči záření se používají pro ezacipulaci satelitních flexibilních solárních článků. Technologie související s uhlíkovou neutralitou: Adsorbenty na bázi křemíku zachycují CO₂ (jako jsou amino-modifikované porézní polysiloxany).
Závěr
Silikonový průmysl je v kritické fázi od „rozšiřování měřítka“ do „přechodu hodnot“. Průlomy vyžadují hloubkovou spolupráci mezi průmyslem, akademickou obcí a výzkumem, se zelenou chemií a digitální technologií jako jádrem, k rekonstrukci celého průmyslového řetězce od molekulárního designu po recyklaci. V příštích deseti letech může mít toto odvětví první silikonový podnik na 100 miliard, ale průlom v oblasti technických úzkých míst zůstává největším napětím.
