有機矽材料是一類以矽-氧(Si-O)鍵為主鏈、側鏈帶有有機基團(如甲基、苯基等)的聚合物材料。由於其獨特的「無機-有機」雜化結構,它既具有無機材料的耐高溫、耐候性,又具備有機材料的柔韌性與加工性,成為現代工業中不可或缺的關鍵材料。尤其在 AI 智能設備快速發展的背景下,有機矽材料的性能優勢愈發凸顯。
有機矽材料的核心優勢主要體現在以下幾個方面:
耐高低溫性能
矽-氧鍵的鍵能(約 460 kJ/mol)遠高於碳-碳鍵(約 345 kJ/mol),使有機矽材料可在 -60℃ 至 250℃ 範圍內長期使用,短期耐溫甚至可達 300℃ 以上。這一特性在戶外感測器、航天器部件等需要適應極端溫度變化的 AI 設備中尤為重要。
耐候性與穩定性
有機矽材料對紫外線、臭氧、水分及化學腐蝕(酸、鹼、溶劑等)具有高度穩定性,即使長期暴露於高溫、高濕或強輻射環境下,仍能保持性能不變,因此成為戶外電子設備與工業應用的理想選擇。
電氣絕緣性
其體積電阻率高(10¹⁴-10¹⁶ Ω·cm)、介電損耗低,能夠有效隔離電流、防止漏電,是晶片封裝、電路板保護等電子電氣領域的關鍵絕緣材料。
生物相容性
部分有機矽材料(如醫用矽橡膠)無毒、無味,與人體組織相容性良好,可安全應用於醫療植入物或可穿戴健康監測設備。
低表面張力
表面能低(約 21-22 mN/m),具備疏水、自清潔、防黏等特性,適合作為塗層或密封材料,例如手機防水膜、機器人關節密封。
柔性與彈性
矽橡膠等材料擁有優異的柔韌性與回彈性,可適應複雜形狀及動態變形需求,如柔性電子基底、可拉伸電路。
矽橡膠
最常見的有機矽類型,包括高溫硫化矽橡膠(HTV)和室溫硫化矽橡膠(RTV)。HTV 需高溫固化,彈性好、耐老化,廣泛用於密封和減震;RTV 則可在室溫下固化,操作簡便,適合小批量生產或現場施工。
矽樹脂
以硬度高、耐高溫、耐輻射為主要特點,常用於塗層(如 LED 封裝、電子元件保護)以及高溫環境下的結構材料。
矽油
液態有機矽,具有黏溫係數低、潤滑性好的特性,可作為散熱介質(如 AI 晶片冷卻)或潤滑劑(如機器人關節潤滑)。
矽烷偶聯劑
一類功能性材料,透過改善無機/有機材料界面結合力,顯著提升複合材料性能,在 AI 設備的導熱複合材料中有重要作用。
矽脂
由矽油與填料(如氧化鋁、氮化硼)複合而成,兼具低表面張力與導熱/導電特性,主要用於電子元件散熱及電磁屏蔽。