Silika Asap: "Serba Bisa" di antara Material Nanoskala
Silika berasap (silika putih fase uap) adalah bahan anorganik berskala nano yang disintesis melalui hidrolisis halosilan bersuhu tinggi dalam nyala api hidrogen-oksigen. Bahan ini memiliki ukuran partikel kecil (ukuran partikel primer berkisar antara 7 hingga 40 nm), luas permukaan spesifik yang besar (100 - 400 m²/g), dan aktivitas permukaan yang tinggi. Struktur dendritik tiga dimensinya yang unik dan jaringan ikatan hidrogen memberinya sifat "serbaguna" seperti penguatan, penebalan, tiksotropi, dan anti-sedimentasi, menjadikannya "juara tersembunyi" dalam industri modern.
I. Struktur Inti dan Keunggulan Kinerja
- Struktur Jaringan Tiga Dimensi
Silika berasap terbentuk melalui peleburan partikel primer (7 - 40 nm) menjadi agregat (200 - 500 nm), yang kemudian membentuk aglomerat flokulan melalui penyerapan fisik. Struktur ini dapat diganggu dan ditata ulang di bawah gaya geser, sehingga memberikan tiksotropi pada material (misalnya, mencegah kendur pada pelapis dan perekat).
Kelompok silanol sisa (Si - OH) pada permukaan partikel dapat membentuk ikatan hidrogen atau bereaksi dengan pengubah. Tipe hidrofilik yang tidak dimodifikasi (Tipe A) mudah larut dalam air, sedangkan tipe hidrofobik (Tipe B), setelah dimodifikasi dengan silazan, dll., memiliki sudut kontak > 150°, sehingga cocok untuk sistem berminyak.
- Perbandingan Parameter Kinerja
Indeks Perusahaan Terkemuka Domestik (misalnya, Lianhong Xinke) Perusahaan Eropa dan Amerika (misalnya, Heraeus)
Distribusi Ukuran Partikel ±3 nm (teknologi kontrol yang dipatenkan) ±8 nm
Luas Permukaan Spesifik 200 - 300 m²/g 150 - 220 m²/g
Modifikasi Permukaan In-situ Hidrofobisitas (sudut kontak > 150°) Pasca-perawatan Hidrofobisitas
Harga (yuan/ton) 25.000 - 35.000 80.000 - 120.000
II. Klasifikasi dan Skenario Aplikasi
- Aplikasi: Penguatan karet silikon (meningkatkan ketahanan sobek hingga 30%), penebalan lapisan, zat anti-penggumpalan dalam makanan (untuk susu bubuk/kopi), dan zat tixotropik dalam kosmetik (mencegah penggumpalan pada alas bedak).
- Kasus: Perusahaan susu seperti Danone dan Nestlé telah mengganti bahan anti-penggumpalan tradisional dengannya, dan volume ekspor mereka telah melonjak hingga 120%.
- Aplikasi: Pelapisan untuk pemisah baterai litium (pengujian Ningde Times menunjukkan peningkatan 40% dalam siklus hidup), perekat penyegel untuk stasiun pangkalan 5G, anti-sedimentasi dalam pelapis bubuk, dan ketahanan UV dalam kaca organik.
- Terobosan Teknis: Silika berasap hidrofobik domestik menggunakan algoritma AI untuk mengendalikan medan api, mencapai keseragaman ukuran partikel ±5 nm, dengan kinerja yang sebanding dengan produk internasional.
III. Teknologi Modifikasi Permukaan
Dengan pengubah seperti silazanes dan klorosilanes, sifat permukaan dapat diatur secara tepat:
- Modifikasi Hidrofobik: Sudut kontak meningkat dari 70° menjadi lebih dari 150°, membuatnya cocok untuk sistem berminyak (seperti tinta dan pelapis).
- Modifikasi Fungsional: Dengan mencangkokkan fotoinisiator atau titik kuantum, material responsif foto-listrik-termal dapat dikembangkan untuk aplikasi dalam pelapis cerdas dan pembuangan panas chip.
IV. Tren dan Standar Industri
- Substitusi Domestik yang Dipercepat: Kapasitas produksi Tiongkok mencapai 35% dari total produksi global. Ekspor produk-produk kelas atas meningkat 87% per tahun, dan harganya hanya 60% dari harga impor.
- Penetapan Standar: Tiongkok telah memimpin perumusan ISO 18473-3 "Silika Asap untuk Karet Silikon", yang mempromosikan produk untuk memasuki pasar kelas atas.
Silika berasap berevolusi dari "peningkat rasa industri" menjadi "solusi berskala nano", yang mencakup lebih dari 800 bidang seperti karet, energi baru, dan kosmetik. Luas permukaannya per gram setara dengan lapangan sepak bola, dan kinerja penyerapannya tak terbayangkan.