โซเดียมซิลิเกตคืออะไร?

โซเดียมซิลิเกตหรือที่เรียกกันทั่วไปว่า "แก้วน้ำ" มีความโดดเด่นเนื่องจากมีการใช้งานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมอย่างกว้างขวาง มักประกอบด้วยกระดูกสันหลังของพอลิเมอร์ออกซิเจนซิลิกอนซึ่งมีน้ำอยู่ในรูพรุนของโมเลกุลเมทริกซ์ ผลิตภัณฑ์โซเดียมซิลิเกตผลิตขึ้นในลักษณะของแข็งหรือของเหลวข้น ขึ้นอยู่กับการใช้งานตามวัตถุประสงค์ ตัวอย่างเช่น Waterglass ทำหน้าที่เป็นสารเคลือบหลุมร่องฟันในส่วนประกอบโลหะ สุดท้ายนี้ แม้ว่าการผลิตโซเดียมซิลิเกตจะเป็นอุตสาหกรรมที่เติบโตเต็มที่ แต่ก็มีการวิจัยอย่างต่อเนื่องสำหรับการใช้งานใหม่ๆ เนื่องจากคุณสมบัติการนำความร้อน

โซเดียมซิลิเกตเป็นโพลิเมอร์ซิลิกอนออกซิเจนที่มีส่วนประกอบโซเดียมไอออนิก (Na+) การจัดเรียงโมเลกุลดังกล่าวแตกต่างจากวัสดุไอออนิกทั่วไป เช่น เกลือ ซึ่งอิงตามหน่วยสูตรที่รวมกันเป็นหนึ่งโดยแรงดึงดูดทางไฟฟ้า ในทางตรงกันข้าม โซเดียมซิลิเกตมีความคล้ายคลึงกับพลาสติกที่มีคาร์บอนเป็นส่วนประกอบ เนื่องจากพันธะซิลิกอน-ออกซิเจน-ซิลิกอนระหว่างโมโนเมอร์แต่ละตัวเป็นโควาเลนต์ ลักษณะคล้ายพอลิเมอร์ของเมทริกซ์โซเดียมซิลิเกตตลอดจนลักษณะขั้วของออกซิเจนและอะตอมของโซเดียมช่วยให้เกิดพันธะของโมเลกุลของน้ำภายในเมทริกซ์พอลิเมอร์ ดังนั้นผลิตภัณฑ์โซเดียมซิลิเกตจึงมักมีอยู่ในไฮดรัสอัลโลโทรป (เวลส์ "เคมีอนินทรีย์เชิงโครงสร้าง")

รูปแบบการสังเคราะห์สำหรับสารเกี่ยวข้องกับการรวมกันของโซเดียมคาร์บอเนต (Na2CO3) และซิลิกอนไดออกไซด์ (SiO2) ภายใต้สภาวะที่เพียงพอที่จะละลายสารตั้งต้นทั้งสอง โซเดียมซิลิเกตผลิตโดยวิธีนี้มีประสิทธิภาพเพียงพอที่จะใช้ในเชิงพาณิชย์ได้ (กรีนวูด "เคมีขององค์ประกอบ")

คุณสมบัติทางกายภาพของสารที่มีโซเดียมซิลิเกตเป็นส่วนประกอบทำให้น่าสนใจมากสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์/อุตสาหกรรม ของเหลวและของแข็งที่มีโซเดียมซิลิเกตและผลิตโดย PQ Corporation มีความหนาแน่นตั้งแต่ 1.6g/cubic cm. ประมาณ 1.4 กรัม/ลบ.ซม. นอกจากนี้ โปรดทราบด้วยว่าตารางข้อมูลประกอบด้วยข้อมูลเกี่ยวกับสถานะที่สังเกตได้ของแต่ละผลิตภัณฑ์ภายใต้สภาวะปานกลาง ผลิตภัณฑ์โซเดียมซิลิเกตมีอยู่ในรูปของแข็งสีขาวและของเหลวหลายชนิดที่มีคุณสมบัติแตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัด ความแตกต่างในสภาวะของปฏิกิริยาและวิธีการผลิตนำไปสู่ผลิตภัณฑ์แก้วน้ำแบบใส ทึบแสง และ "เป็นน้ำเชื่อม" (PQ, "โซเดียมซิลิเกต. ผลิตภัณฑ์และข้อมูลจำเพาะ")

การใช้แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวิธีการผลิต เกรดผลิตภัณฑ์ และตัวแทนการตั้งค่า ตัวอย่างเช่น บริษัท Schundler แสดงรายการการใช้งานต่างๆ สำหรับผลิตภัณฑ์โซเดียมซิลิเกตใน "Application of Perlite/Silicate Composites" เนื่องจากโครงสร้างโมเลกุลของโซเดียมซิลิเกตที่รวมไฮเดรตเข้าด้วยกัน แก้วน้ำจึงทำหน้าที่เป็นสารเคลือบหลุมร่องฟันที่กระตุ้นโดยความร้อนที่เพียงพอ หากจำเป็นต้องปิดผนึกรอยแตกในเครื่องจักรที่เป็นโลหะ เทโซเดียมซิลิเกต "แก้วเหลว" จะซึมเข้าไปในทุกรอยแยกของรอยแตก เมื่อให้ความร้อนที่อุณหภูมิประมาณ 200 องศาฟาเรนไฮต์ โมเลกุลของน้ำในเมทริกซ์โซเดียมซิลิเกตจะระเหยกลายเป็นสารเคลือบหลุมร่องฟันที่แข็งและเปราะ (Schundler, "คอมโพสิตซิลิเกตสำหรับฉนวนอุณหภูมิสูง")

อยู่ระหว่างการวิจัยผลิตภัณฑ์โซเดียมซิลิเกตเพื่อการระบายความร้อน ตามที่ระบุในสิ่งพิมพ์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ถูกจำกัดด้วยความร้อนที่เกิดจากกระแสไฟฟ้า เว้นแต่ตัวนำไฟฟ้าจะสมบูรณ์แบบ (ตัวนำยิ่งยวด) ความร้อนจะถูกสร้างขึ้น แม้ว่าจะมีขนาดเล็กมาก แต่ผลกระทบสะสมของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความหนาแน่นสูงก็เพียงพอที่จะคุกคามความสมบูรณ์ทางกายภาพของส่วนประกอบ เพื่อที่จะกระจายความร้อนสู่สิ่งแวดล้อมได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น จึงมีการศึกษาโซเดียมซิลิเกต กำลังวิจัยอินเทอร์เฟซการระบายความร้อน ความหนาของตัวกระจาย และแรงดันของตัวกระจายเพื่ออำนวยความสะดวกในการย่อขนาดทางอิเล็กทรอนิกส์เพิ่มเติม (SUNY, “Sodium Silicate Thermal Interface”)