لماذا لا يذوب السيليكون أو يحترق: نظرة على مقاومة تحلل السيليكون

لقد ترك هذا المنتج المرن متعدد الاستخدامات، السيليكون، أغلب الناس يتساءلون لماذا لا يذوب السيليكون أو يحترق. ومع ذلك، فهذا لغز كبير لم يكتشفه كثير من الناس. ومع ذلك، إذا كنت تريد أن تعرف لماذا لا يذوب السيليكون أو يحترق، اقرأ هذا الدليل حتى النهاية.

لماذا لا يحترق السيليكون

السيليكون ليس مادة قابلة للاشتعال ويحافظ على صلابته حتى يحدث الاحتراق. تركيبته الكيميائية هي بولي سيلوكسان، الذي يتكون من ذرات السيليكون والأكسجين. لذلك، تساعد هذه الخصائص السيليكون على البقاء ثابتًا عند تشغيله في بيئة قابلة للاشتعال حتى عندما تصل درجات الحرارة إلى 350 درجة مئوية.

ومع ذلك، يجب أن تدرك أن السيليكون يحترق. نعم، لقد سمعت ذلك بشكل صحيح. والسبب وراء اعتقاد الكثيرين أن السيليكون لا يحترق يرجع إلى درجة حرارة التشغيل الطبيعية للإنسان والتي تبلغ عادةً حوالي 100 درجة مئوية ويمكن للسيليكون أن يعمل حتى 350 درجة مئوية. لذلك، لا يحترق السيليكون إلا عندما يصل إلى درجات حرارة التشغيل مثل 400 درجة مئوية والتي تعتبر درجة حرارة عالية للغاية.

لماذا ليس من السهل أن يذوب السيليكون؟

على عكس المواد البلاستيكية التي تذوب بسهولة، فإن السيليكون ليس كذلك. السيليكون مادة تحافظ على صلابتها إلى حد ما لأنها تحتوي على روابط تساهمية كبيرة وقوية إلى حد ما في مادتها. عندما تتحول هذه الروابط إلى سائل، تفقد معظم قوتها.

إضافةً إلى ذلك، يتمتع السيليكون بخصائص أخرى مثل مقاومته العالية للحرارة، وخصائصه الفريدة في التصلب الحراري، وثباته العالي، وخموله الكيميائي الكبير، وانخفاض درجة حرارة انتقاله الزجاجي مما يجعله غير قابل للانصهار بسهولة. كما أن اختراق بنيته البلورية المحكمة أصعب من اختراق الروابط الأيونية.

ماذا يحدث إذا قمت بحرق السيليكون؟

تذكر أن السيليكون لن يحترق إلا إذا قمت بحرقها من درجات حرارة أعلى من 400 درجة مئوية. ومع ذلك، عندما تحرق السيليكون في هذا النطاق من درجات الحرارة، فإنه يتحلل في المقام الأول إلى عدد قليل من المواد المختلفة مثل ثاني أكسيد السيليكون، والسيليكا (SiO2)، وأكاسيد الكربون.

درجة انصهار السيليكون بالدرجات المئوية

تُحدد درجات انصهار السيليكون عادةً بناءً على تركيباته ودرجاته. ومع ذلك، تتراوح درجات انصهار السيليكون بين 200 و300 درجة مئوية. من المهم معرفة أنه قد تجد بعض أنواع السيليكون التي تتجاوز درجة انصهارها 300 درجة مئوية، ويعتمد ذلك دائمًا على طريقة تصنيعها.

درجة انصهار السيليكون بالفهرنهايت

يتراوح نطاق درجة حرارة السيليكون بين 392 درجة فهرنهايت إلى 572 درجة فهرنهايت. تذكر أن النطاق الفعلي يعتمد على طريقة صياغته وكذلك الدرجة.

الخصائص الحرارية للسيليكون

يتمتع السيليكون بخصائص حرارية مختلفة، ولكن غالبية الخصائص التي تمت مناقشتها أدناه هي الخصائص التي يظهرها السيليكون عندما لا تستخدمه خارج نطاق درجة حرارته.

مقاومة حرارية ممتازة

بما أن السيليكون يعمل ضمن نطاق درجة حرارته، فإليك بعض خصائصه المرغوبة:

• الموصلية الحرارية المنخفضة
• استقرار حراري عالي 
• مرونة عالية بغض النظر عن نطاق درجة الحرارة
• احتمالية التغير في التمدد الحراري.
• خصائص عزل حراري ممتازة

درجة حرارة الاشتعال التلقائي للتفاعل الحراري للسيليكون

عندما يتعلق الأمر بدرجات حرارة الاشتعال التلقائي، فإن سلوك السيليكون يرتبط في المقام الأول بخصائصه الحرارية. فيما يلي بعض الأمور المهمة التي يجب عليك الانتباه إليها:

درجة حرارة الاشتعال التلقائي 

بدون مساعدة من مصادر الاشتعال الخارجية مثل اللهب أو الشرر، تشتعل المادة تلقائيًا عند هذه الدرجة من الحرارة. في حالة السيليكون، تكون درجات حرارة الاشتعال التلقائي مرتفعة نسبيًا. أغلبها أعلى من 400 درجة مئوية. 

الانهيار الحراري

يحدث التحلل الحراري في السيليكون قبل أن يصل إلى درجة حرارة الاشتعال الذاتي. وبسبب درجة حرارته المرتفعة، تتضمن هذه العملية التحلل الكيميائي للروابط الكيميائية داخل سلاسل بوليمر السيليكون.

آلية الاشتعال التلقائي

مع ارتفاع درجة الحرارة حتى تقترب من مستوى الاشتعال الذاتي، يمكن للطاقة الحرارية المتولدة أن تتجاوز طاقة التنشيط المطلوبة للاحتراق. وهذا يتسبب في اشتعال الأبخرة والغازات المتولدة أثناء عملية التحلل الحراري بقوة، مع وجود الأكسجين أيضًا.

درجات السيليكون ودرجة انصهاره

المعلومات الواردة أدناه هي تفصيل لأنواع مختلفة من السيليكون بالإضافة إلى درجة انصهارها :

• السيليكون للأغراض العامة: يتمتع هذا النوع من السيليكون بدرجة حرارة انصهار تتراوح بين 200 درجة مئوية إلى 300 درجة مئوية (392 إلى 572 درجة فهرنهايت).
• درجة حرارة عالية: تذوب عندما تتجاوز 300 درجة مئوية (572 درجة فهرنهايت).
• درجة مطاط السيليكون السائل: لا يعتبر السيليكون من الدرجة LSR سيليكونًا صلبًا، وبالتالي ليس له نقطة انصهار محددة. ويرجع هذا إلى طبيعته السائلة في المعالجة.
• درجة الفلوروسيليكون: لها درجة انصهار تتراوح بين 200 درجة مئوية إلى 300 درجة مئوية (392 إلى 572 درجة فهرنهايت).

كيف يتفاعل السيليكون أثناء الاحتراق؟

عند تعرضه لدرجات حرارة عالية كافية، يتفاعل السيليكون بشكل فريد أثناء الاحتراق مقارنةً بالمواد الأخرى. فعلى عكس المواد العضوية التي تحترق بسهولة وتطلق كميات كبيرة من الحرارة والدخان، يتميز مطاط السيليكون عمومًا بمقاومة عالية للاشتعال ويحترق ببطء. وعند احتراقه، يُطلق السيليكون كمية أقل من الحرارة والدخان، وينتج بشكل أساسي السيليكا (SiO₂) كمنتج ثانوي.

تؤدي عملية الاحتراق هذه إلى ظهور طبقة من الرماد الشبيه بالزجاج، والتي يمكن أن تعمل كحاجز، مما يؤدي إلى إبطاء عملية الاحتراق وتقليل الحرارة وانبعاث الدخان. بالإضافة إلى ذلك، ينبعث من السيليكون غازات سامة أقل أثناء الاحتراق، مما يجعله مناسبًا للبيئات التي تكون فيها مقاومة الحرائق وانخفاض السمية أمرًا بالغ الأهمية.

الأسئلة الشائعة

هل يحترق السيليكون في الفرن؟

لا، لا يمكن للسيليكون أن يحترق في الفرن لأن درجة الحرارة التي يعمل بها الفرن ليست كافية لحرق السيليكون.

هل يمكن للسيليكون أن يتحمل الحرارة؟

نعم، يمكن للسيليكون أن يتحمل ذلك ضمن نطاق درجة حرارته. 

هل يمكن للماء المغلي أن يذيب السيليكون؟

لا، الماء المغلي لا يستطيع أن يذيب السيليكون.

هل حرق السيليكون سام؟

نعم حرق السيليكون غير صحي لأن الدخان الذي يخرج منه يكون سامًا للجسم عند استنشاقه.

خاتمة

في الختام، يعتمد احتراق أو ذوبان السيليكون على الدرجة ودرجة حرارة الانصهار. إذا استخدمت السيليكون في نطاق درجة حرارته، فسيحتفظ بخصائصه لفترة أطول. إذا استخدمته خارج درجة حرارة انصهاره، فسوف يحترق ويفقد خصائصه بسهولة.

المزيد من الموارد:

عملية تصنيع السيليكون: دليل خطوة بخطوة – المصدر: TOGOHK

ما هو نطاق درجة حرارة السيليكون؟: دليل شامل لنطاق درجة حرارة السيليكون - المصدر: TOGOHK

درجة انصهار السيليكون: كل ما تحتاج معرفته - المصدر: TOGOHK

من أين يأتي مطاط السيليكون؟ نظرة على تركيبه ووجوده – المصدر: TOGOHK

دليل شامل لحساسية السيليكون – المصدر: TOGOHK