Силиконска гума (као што је високо-вулканизована силиконска гума на високим температурама, -вулканизована силиконска гума на собној температури и течна гума) се широко користи у електронском паковању, ваздухопловству и производњи аутомобила због својих одличних својстава, укључујући отпорност на временске услове, електричну изолацију и} отпорност на високе и ниске температуре{2}. Међутим, на температурама од 250 степени и више, силиконска гума је подложна термичкој оксидативној деградацији, што доводи до ломљења полимерног ланца и распадања привеске групе. Ово је праћено испаравањем малих молекула и уништавањем унакрсних-структура, што доводи до губитка тежине и смањених механичких својстава, што озбиљно ограничава његов радни век у екстремним условима рада. Побољшање-стабилности силиконске гуме на високим температурама постало је врућа тема у области истраживања материјала.
Нано-титанијум диоксид (ТиО₂) има потенцијал да послужи као функционални адитив и пунило у силиконској гуми због своје термичке стабилности, хемијске инертности и нано-ефекта. Међу њима, нано-титанијум диоксид НТ-50, припремљен методом парне фазе, има широку перспективу примене у силиконској гуми због мале величине честица, добре дисперзибилности и високе површинске активности.
Техничари су одабрали три типичне силиконске гуме: високе-температуре, собне{1}}температуре и течне. Припремили су експерименталне узорке са додатком 1,5% НТ-50 и празне узорке без нано-ТиО₂. Сви узорци су топлотно ускладиштени на 250 степени и периодично вагани. Израчунато је задржавање тежине (тежина задржавања тежине=након складиштења топлоте / почетна тежина × 100%) и конструисана је крива која приказује задржавање тежине у односу на дане складиштења топлоте.
У кривуљи задржавања тежине силиконске гуме без НТ-50, гума на собној температури имала је губитак тежине више од 40% након 7 дана, а гумено једињење је постало у праху, тако да је експеримент прекинут. Међутим, високотемпературна гума и течна гума су изгубиле тежину од 50% након 21 дана, а једињење гуме је постало у праху, па је експеримент прекинут.
У кривој задржавања тежине за силиконску гуму која садржи 1,5% НТ-50, губитак тежине собне температуре, високе температуре и течне силиконске гуме био је мањи од 5% након 7 дана, а чак ни након 60 дана није прешао 15%. Задржавање тежине сва три типа силиконске гуме остало је изнад 85% током периода од 60 дана, показујући да је додатак НТ-50 ефикасно инхибирао термичку оксидативну деградацију и значајно побољшао стабилност силиконске гуме на високим температурама.
НТ-50 побољшава стабилност силиконске гуме при високим температурама на три кључна начина:
Ефекат физичке баријере: Нано-ТиО₂ честице формирају густу мрежу унутар матрице силиконске гуме, која, с једне стране, блокира продор агресивних медија као што су кисеоник и водена пара, смањујући реакције термалне оксидације; с друге стране, он инхибира испаравање малих молекула произведених термичким разлагањем силиконске гуме, чиме се смањује губитак тежине.
Хватање слободних радикала: Као полупроводнички материјал, површински парови електрона нано-ТиО₂ хватају слободне радикале настале термичком деградацијом, прекидајући ланчану реакцију слободних радикала и суштински инхибирајући оксидативну деградацију материјала.
Оптимизована топлотна проводљивост: Висока топлотна проводљивост нано-ТиО₂ побољшава уједначеност дистрибуције топлоте у силиконској гуми, смањујући убрзану деградацију узроковану локализованим прегревањем, омогућавајући ефикасније расипање топлоте и успоравајући укупан процес термичког старења.
Нано-титанијум диоксид НТ-50 ефикасно инхибира термичку оксидативну деградацију силиконске гуме на високим температурама, пружајући одрживо решење за продужење њеног радног века у екстремним окружењима. Из перспективе индустријске примене, силиконска гума која садржи НТ-50 може се даље проширити на области које захтевају строгу отпорност на високе-температуре, као што су заптивање мотора авиона, паковање батерија нових енергетских возила и расипање топлоте у високој-електронској опреми. Ово се односи на болну тачку традиционалне силиконске гуме „подложности старењу при високим{9}}температурама“, потенцијално стварајући ефикаснији систем термичке стабилности и промовишући надоградњу материјала силиконске гуме ка вишим-температурним, поузданијим и дуготрајнијим својствима, пружајући кључну подршку материјала за развој врхунске производње.
