कोर निष्कर्ष: Polysilinate (PHPS) एक अकार्बनिक Si-N कंकाल बहुलक है, जो कमरे के तापमान पर जलीय अपघटन को गीला या गर्मी को घने SiO2 सिरेमिक परत में परिवर्तित करता है, जिसमें पारंपरिक कार्बनिक पॉलिमर (जैसे PMMA, PU) की कोटिंग से 10 गुना अधिक की कठोरता होती है। PHPS कोटिंग चैम्बर तापमान 7H पेंसिल कठोरता तक ठोस हो गया, 1000 °C पर एयरोलिसिस के बाद 13GPa (लगभग 1,300HV) तक बढ़ गया। कोर इंजीनियरिंग चुनौती - पीएचपीएस रूपांतरण प्रक्रिया के दौरान 15-30 प्रतिशत वॉल्यूम संकुचन के परिणामस्वरूप एक पीएचपीएस फिल्म 1 - 2 μm, i.e., torn turtles, और नैनोफिल (namiSiO2, Al2O3) की शुरूआत इस समस्या को हल करने के लिए महत्वपूर्ण तकनीकी पथ थी।。
कारों के लिए पेंट सुरक्षा के क्षेत्र में कठोरता कोटिंग प्रतिरोध का प्राथमिक सूचक है। पारंपरिक कार्बनिक बहुलक कोटिंग्स - वे एक्रिलिक एक्रिलिक ऐक्रेलिक ध्वनिक पेंट्स (लीड एचबी -2 एच) या पॉलीयूरेथेन पेंट्स (एच -2 एच) - सी-सी और सी-ओ सह-मूल्य कुंजी के अंतर्निहित नरमता और कम श्रृंखला घनत्व तक सीमित हैं। नैनोसिलोक्सैन सुपरहार्ड कार चढ़ाना झिल्ली पूरी तरह से अलग तकनीकी मार्ग का प्रतिनिधित्व करता है: प्रारंभिक बिंदु के रूप में अकार्बनिक Si-N कंकाल का उपयोग करते हुए, हाइड्रोलिटिक संघननन और थर्मल परिवर्तन के परिणामस्वरूप शुद्ध SiO2 ग्लास के पास एक सिरेमिक ढाल का गठन हुआ - और #8221; कार्बनिक बहुलक और #8221; से और #8221; अकार्बनिक सिरेमिक और #8221; हार्ड लीप।。
इस तकनीक का इतिहास 1970 के दशक में वापस आया, जब पॉलीसिलिकेट को पहले Si3N4/SiC सिरेमिक फाइबर के पूर्ववर्ती के रूप में विकसित किया गया था। यह पिछले दशक के दौरान ही था कि यह तकनीक अंतरिक्ष चीनी मिट्टी में उत्पन्न हुई थी, ने एनएचपीएस, पेरहाइड्रोपोलीसिलाज़ाने (NN 120-20) के वाणिज्यिककरण के साथ पोस्ट-वाहन बाजार झिल्ली चढ़ाना के क्षेत्र में प्रवेश किया।。
सिरेमिक पूर्व पल्स रसायन - Si-N से Si-O-Si में आणविक परिवर्तन
प्रत्यक्ष रूप से: पॉलीसिलिकेट की मुख्य आणविक संरचना -Si-N - एक अकार्बनिक कंकाल है जिसमें दोहराई इकाइयों शामिल है - जो मूल रूप से पारंपरिक कार्बनिक सिलिकॉन (Si-O - siloxane / PDMS) से अलग है। PHPS [SiH2NH]n में कार्बनिक पक्ष के कण नहीं होते हैं, दो एच परमाणुओं और एक एनएच ब्रिज संघ के साथ प्रति सी एटम जुड़ा हुआ है। जब गीला गैस (H2O in air) या गर्मी के संपर्क में आता है, तो Si-N और Si-H कुंजी क्रम में विघटित हो जाती है और अंततः Si-O-Si-Si-interconnected नेटवर्क में बदल जाती है, SiNxHGA से SiO2 तक।。
▲ Polysilithane (PHPS) सिरेमिक रूपांतरण प्रक्रिया: Si-N कंकाल हाइड्रोलिटिक संक्षेपण → Si-O-Si intensifier SiO2 सिरेमिक परत 13GPa के लिए वृद्धिसंरचित - तीन चरण रूपांतरण प्रक्रिया।。
चरण 1: हाइड्रोलिटिक सक्रियण। वायु में जल अणु पीएचपीएस की सी-एन और सी-एच कुंजी पर हमला करते हैं - पूरे परिवर्तन प्रक्रिया के लिए गति नियंत्रण कदम। Si-N कुंजी का हाइड्रोलिसिस: -Si-NH-Si-+H2O → -Si-OH + H2N-Si, जो Si-OH और methamide (NH2-Si) पैदा करता है। Si-H कुंजी का हाइड्रोलिसिस: -Si-H + H2O → - Si-OH + H2 ने हाइड्रोजन गैस को छोड़ दिया (जिस वजह से PHPS कोटिंग ठोसकरण के शुरुआती चरणों में सूक्ष्म जीवाश्म बुलबुले पैदा कर सकती है)।。
चरण 2: अभिसरण। हाइड्रोलिसिस से Si-OH समूह के बीच एक संघनित प्रतिक्रिया है: Si-OH + HO-Si → Si-O-Si + H2O. संघनित प्रतिक्रिया के रूप में, रैखिक या अंगूठी की तरह PHPS आणविक श्रृंखला एक त्रि-आयामी si-O-Si नेटवर्क में विकसित होती है, जिसमें कोटिंग की कठोरता और incisority एक साथ बढ़ती है। कमरे का तापमान (25 °C, 50% आरएच) और इस प्रक्रिया का विशिष्ट समय पूर्ण संपर्क के लिए 24-72 घंटे है।。
चरण 3 (वैकल्पिक): पाइरोलिटिक सिरेमिक। उच्च तापमान (500-100 °C) और निष्क्रिय वातावरण (N2/Ar), अवशिष्ट Si-H, Si-NH-Si और जैविक अशुद्धियों में आगे थर्मल विघटन होता है, और अंततः कोटिंग्स को गैर-क्रिस्टल Si3N4/SiCNO/Sio2 मिट्टी के बरतन में बदल दिया जाता है, जो लगभग 2GPa से 13GPa के कमरे के तापमान से स्थिर होते हैं। अंतिम सिरेमिक चरण संरचना और कठोरता का पायरोलिसिस तापमान विनियमन पॉलीसिलिकेट सिरेमिक कोटिंग अध्ययन में मुख्य वैज्ञानिक मुद्दा है।。
डेटा समर्थन: साइंसडायरेक्ट (Barhoum et al., 2012) द्वारा कैप्चर किए गए एक प्रमुख अध्ययन विभिन्न थर्मोलिसिस तापमान पर PHPS कोटिंग्स के गतिशील विकास को दर्शाता है: 100 °C पर 0.8 GPa, 400 °C .3.5 GPa - ठोसकरण सख्त स्तर पर, 600 °C → 7.2 GPa (Si-H और Si-NH-Si Si-O-Si), 800 °C → 10.5 GPa, 1000 °C N2 वातावरण → 13Gpa/Amour of 155GPa - इंजीनियरिंग सिरेमिक (जैसे, गैर-cinci Si3N4) के प्रदर्शन स्तर पर। 2025 में पॉलिमर साइंस में प्रगति में प्रकाशित एक अवलोकन आगे कोटिंग अनुप्रयोगों में पॉलीसिलिकेट की पूर्ण संरचना प्रदर्शन प्रोफ़ाइल को जोड़ती है।。
स्रोत: ScienceDirect (Barhoum et al., 2012), पॉलिमर साइंस (2025) में प्रगति, Clarant PHPS Technical Data, IOTA Polysilazane Science
हाइफेनेशन और नैनोफिलिंग की समस्या के समाधान
प्रत्यक्ष रूप से: शुद्ध PHPS कोटिंग्स के लिए सबसे घातक इंजीनियरिंग सीमाएं हैं & #8221; महत्वपूर्ण क्रैकिंग मोटाई (CCT) & #8221; - कमरे के तापमान के ठोसकरण की स्थिति के तहत शुद्ध PHPS CCT केवल 1-2 मिमी हैं, और इस मोटाई कोटिंग के ऊपर शुष्क constrictive तनाव के तहत आत्म-फाइबर हैं। नैनोफिल (namiSiO2, नैनोAl2O3, नैनोTio2, नैनोBN) का परिचय; आंतरिक कंकाल और #8221; CCT को 5-10 मीटर या उससे अधिक में अपग्रेड करने में सक्षम, यांत्रिक प्रदर्शन और कोटिंग्स की कार्यक्षमता में अतिरिक्त वृद्धि के साथ।。
संस्थागत विवरण - संविदात्मक तनाव के सूत्रों और नियंत्रण। PHPS रूपांतरण प्रक्रिया में वॉल्यूम संकुचन मुख्य रूप से दो कारकों के कारण होता है: (1) बड़े पैमाने पर नुकसान - Si-H और Si-NH-Si का टूटने H2 और NH3 के भागने के साथ था, जिसके परिणामस्वरूप लगभग 15-25 प्रतिशत के ठोस द्रव्यमान में कमी हुई; (2) घनत्व में वृद्धि हुई - लगभग 1.0-1.2g / cm3 और नॉन-क्रिस्टल SiO2 घनत्व लगभग 2.0-2.2g / cm3 - लगभग 20-30 प्रतिशत की मात्रा संकुचन। संयुक्त कुल रैखिक संकुचन 15-25 प्रतिशत हो सकता है, और दरारें बढ़ने और विस्तार जब स्ट्रेचिंग तनाव कोटिंग की एकाग्रता ताकत से अधिक हो जाता है।。
नैनोफिल के अलावा तीन तरीकों से समस्या को कम करता है: (1) भौतिक कंकाल प्रभाव - नैनोपार्टिकल्स कोटिंग वॉल्यूम के 15-30 प्रतिशत के लिए खाते हैं, जिसमें कंक्रीट में पत्थर की हड्डी के समान संघनित तनाव का हिस्सा है; (2) इंटरफ़ेस स्लाइड - नैनोफिल सतहों को सिलिकान aphrodisiac यौगिकों द्वारा संशोधित एक इंटरफेस में रखा जाता है ताकि स्थानीय तनाव को क्रैक किए बिना जारी किया जा सके; (3) संकुचन दर में कमी - नैनोफिल ने स्वयं समेकन प्रक्रिया (<1 प्रतिशत थर्मल विस्तार) के दौरान अनुबंध नहीं किया, जिसने सीधे समग्र संकुचन को पतला किया। प्रायोगिक सबूत इंगित करता है कि PHPS कोटिंग 20wt% नैनोSiO2 (particle 20-50nm) में जोड़ा गया लगभग 1.5 मीटर से लेकर 8 मिमी CCT तक बढ़ाया गया था और यह कि कोटिंग्स की पारदर्शिता प्रभावित नहीं हुई थी। SiO2-reflection rate n1.46 पीएचपीएस ठोसकरण के बाद SiO2 के लिए N1.45 के करीब है।。
डेटा समर्थन: लेजर-सहायता प्राप्त स्थानीय पायरोलिसिस तकनीक (जैसे Nd: YVO4) मोटे झिल्ली के विखंडन को संबोधित करने के लिए एक और अभिनव पथ प्रदान करते हैं - स्थानीय उच्च तापमान पायरोलिसिस केवल उन क्षेत्रों में किया जाता है जहां पूरी कोटिंग के फ्लैट हीटिंग के बजाय हाइपरहार्डनेस की आवश्यकता होती है (जैसे Doorknobs, फ्रंट बम्पर)। 2022 में सिरेमिक्स इंटरनेशनल में प्रकाशित एक अध्ययन ने एल्यूमीनियम मिश्र धातु पैनलों पर लेजर थर्मल पॉलीसिलिकॉन कोटिंग के माध्यम से स्थानीय मिट्टी के बरतन की व्यवहार्यता को दिखाया। - कोटिंग्स को झुकने वाले परीक्षणों में नहीं छीन लिया जाता है और कठोरता 5-8 गुना अधिक है।。
स्रोत: सिरेमिक इंटरनेशनल (2022), पॉलिमर साइंस (2025) में प्रगति, क्यूविलियर वेर्लाग ई-बुक
कार पेंट संरक्षण के क्षेत्र में लागू स्थिति - SiO2 क्रिस्टल चढ़ाना और PPF के साथ अंतर प्रतियोगिता
प्रत्यक्ष उत्तर: कार पेंट संरक्षण बाजार में पॉलीसिलिकेट चढ़ाना पारंपरिक SiO2 सिरेमिक चढ़ाना (9H, 3-5 साल) और PPF क्लोकिंग (भौतिक सुरक्षा, 5-10 साल) के बीच स्थित है - कठोरता पारंपरिक चढ़ाना से अधिक है (7-9H + पाइरोलिसिस तक 13GPa) और लागत PPF से कम है (एक निर्माण लागत लगभग 1/3-1 / 2 पीपीएफ है), लेकिन सूखी फिल्म टिकनेस पीपीएफ (5-15mm बनाम 150-200 मिमी) से बहुत कम है और इसमें PPF की रॉक शॉक प्रोटेक्शन क्षमता नहीं है।。
यह अद्वितीय पोजिशनिंग पॉलीसिलिकेट चढ़ाना झिल्ली को विशेष रूप से निम्नलिखित दृश्यों के लिए उपयुक्त बनाती है: (1) वाहनों और कलेक्टर वाहनों को प्रदर्शित करना जिसमें पेंट की कठोरता और चोट के प्रतिरोध की उच्च मांग होती है - 9H+ की कठोरता कार धोने और नियमित रखरखाव में हेलिक्स के लिए एक महत्वपूर्ण प्रतिरोध प्रदान करती है; (2) कम चिपचिपाहट (लगभग 5-20cP) जटिल घटता और कोणों - पीएचपीएस उन्हें छिड़काव या चमकाने के द्वारा एक अनौपचारिक तरीके से पीपीएफ के जटिल चेहरे को कवर करने में सक्षम बनाता है; (3) पीपीएफ सतहों के ढेर के रूप में सुरक्षा - PPF पर PHPS कोटिंग के संयोजन के फायदे यह हैं कि PHPS भौतिक सदमे संरक्षण प्रदान करता है और PHPS चोटों और पानी ड्रिलिंग साफ सतहों के लिए अति-कठोर प्रतिरोध प्रदान करता है।。
डेटा समर्थन: IOTA 9118 श्रृंखला PHPS उत्पाद (20% ठोस, dibutan ईथर विलायक) वर्तमान में सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया ऑटो चढ़ाना polysilican फीडस्टॉक देश में हैं। उत्पाद गुण: चिपचिपाहट 5-15cp, अपवर्तन दर 1.38-1.40, ठोसकरण के बाद पानी संपर्क कोण 95-105°, कमरे का तापमान तालिका सुखाने का समय 15-30 मिनट, पूर्ण ठोसकरण 24-72 घंटे। प्रति वाहन PHPS की खपत (मध्यम सेडान) लगभग 15-25 mL (शुद्ध PHPS के लिए लगभग 3-5g) है और एकल वाहन सामग्री की लागत लगभग 30-100 डॉलर है।。
स्रोत: IOTA Polysilazane उत्पादन सूची, Clarant NN 120-20 तकनीकी डाटा शीट
आम समस्या
प्रश्न: क्या पॉलीसिलिकन चढ़ाना और पारंपरिक SiO2 एक चीज चढ़ाना है
बिल्कुल नहीं। पारंपरिक SiO2 चढ़ाना नैनोSiO2 कण है जो कार्बनिक रेजिनों में बिखरे हुए हैं - SiO2 भराव से कठोरता, और मैट्रिक्स कार्बनिक पॉलिमर बनी हुई है। पॉलीसिलिकेट चढ़ाना Si-N बहुलक की मूल स्थिति से अकार्बनिक SiO2 सिरेमिक के लिए पूरे कोटिंग का रूपांतरण है - पूरे कोटिंग (केवल भरने के बजाय) सिरेमिक के लिए। पूर्व में लगभग 9H की पेन कठोरता छत है और बाद में 13GPa तक हो सकता है।。
प्रश्न: PHPS कोटिंग कार्य के लिए विशेष आवश्यकताएं क्या हैं
तीन प्रमुख बिंदु: (1) आधार सामग्री बिल्कुल तेल मुक्त होना चाहिए - पीएचपीएस तेल प्रदूषण के प्रति अत्यंत संवेदनशील है और तेल झिल्ली का पता लगाने का कारण बनता है; (2) काम को नियंत्रित गीले वातावरण में किया जाना चाहिए - गीले माध्यम से उच्च (> 70% आरएच) कोटिंग सतहों सूखी बहुत तेजी से, जिसके परिणामस्वरूप कम प्रवाह स्तर और कम (<30% आरएच) निर्धारण दर; (3) कोटिंग्स को 48-72 घंटे के पूर्ण ठोसकरण के दौरान पानी नहीं लगाया जाना चाहिए, अन्यथा वे कोटिंग कोहरे (पानी के अणुओं के प्रतिस्पर्धी हाइड्रोलिसिस एक असमान SiO2 नेटवर्क पैदा कर सकते हैं)।。
प्रश्न: क्या PHPS कोटिंग सूरज में पीले रंग में बदल जाती है
Nope. पीएचपीएस कोटिंग, ठोस, शुद्ध अकार्बनिक गैर-क्रिस्टल SiO2 हैं - उनमें कोई कार्बनिक बाल समूह या सह-कार्बनियम संरचना शामिल नहीं है और स्वाभाविक रूप से पीला नहीं है। यह कार्बनिक बहुलक कोटिंग की तुलना में पीएचपीएस के मुख्य लाभों में से एक है।。
प्रश्न: पॉलीसिलिकन कब तक संग्रहीत किया जाता है
PHPS आर्द्रता के प्रति अत्यंत संवेदनशील है - जब सील हो जाती है, तो इसे नाइट्रोजन संरक्षण के तहत संग्रहीत किया जाना चाहिए, अन्यथा यह हवा में पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है और जेल विफल हो जाता है। UNOPENED मूल पैकेजिंग आम तौर पर 6-12 महीने की अवधि (ब्रांड और फॉर्मूलेशन के आधार पर) के लिए सूखे और ठंडे वातावरण में संग्रहीत होते हैं। यह अनुशंसा की जाती है कि वे 1-2 सप्ताह के भीतर थक गए हों।。
स्रोत: ScienceDirect (Barhoum et al., 2012), पॉलिमर साइंस (2025) में प्रगति, सिरेमिक इंटरनेशनल (2022), Clarant NN 120-20, IOTA Polysilazane 9118/9150, Cuvilleier Verlag
प्रकाशन तिथि: 6 जुलाई 2026 वर्गीकरण: तकनीकी ज्ञान