Het brede spectrum van toepassingen voor siliconen omvat medische implantaten, cosmetica, hydraulische oliën, afdichtingsmiddelen en corrosiebescherming - een belangrijk onderwerp, met het oog op wereldwijde corrosieschade voor een bedrag van ongeveer US$ 3,3 biljoen per jaar. Om synthetische materialen op basis van silicium te optimaliseren voor specifieke toepassingen, Om de lange-keten polymeren te produceren en te verknopen zijn op maat gemaakte chloorsilaan bouwstenen nodig. Dit beïnvloedt, bijvoorbeeld, de viscositeit en vloei-eigenschappen van het materiaal. Er ontstaan ​​compleet nieuwe uitdagingen op het gebied van 3D-printen, waarmee producten zoals geïndividualiseerde hardloopschoenen kunnen worden vervaardigd.

Sinds 1940, het directe Müller-Rochow-proces heeft de ruggengraat van de siliconenindustrie gevormd. In dit proces, elementair silicium wordt met methylchloride omgezet in methylchloorsilanen bij hoge temperaturen en drukken in aanwezigheid van een koperkatalysator. De werkgroep onder leiding van professor Matthias Wagner van het Instituut voor Anorganische en Analytische Chemie van de Goethe Universiteit Frankfurt heeft nu een complementair proces ontwikkeld dat verschillende voordelen heeft ten opzichte van het directe proces:het gebruikt hexachloordisilaan en gechloreerde koolwaterstoffen als uitgangsmaterialen. "Hexachloordisilaan wordt al in massa geproduceerd voor de halfgeleiderindustrie en het perchloorethyleen (PER) dat we bijzonder vaak gebruiken, is een niet-ontvlambare vloeistof die zo goedkoop is dat het wereldwijd wordt gebruikt als oplosmiddel voor chemisch reinigen, ", zegt Matthias Wagner. Bovendien, het proces verloopt bij kamertemperatuur en onder normale druk. Om het te activeren, er is slechts een kleine concentratie chloride-ionen nodig in plaats van een katalysator.

"Ons proces produceert zeer gefunctionaliseerde organochloorsilanen die ideale crosslinkers zijn. hun speciale structuur biedt uitstekende mogelijkheden om de mechanische flexibiliteit van de siliciumketens naar wens aan te passen, " legt mede-uitvinder Isabelle Georg uit, wiens proefschrift wordt gesponsord door de Evonik Foundation. Julian Teichmann was ook betrokken bij het project. Hij bevestigt dat vooral de nauwe samenwerking tussen de Goethe-universiteit en Evonik had een enorme invloed op zijn opleiding:"Regelmatige bespreking van onze resultaten met de industriële chemici van Evonik opende mijn ogen vanaf het begin voor economische beperkingen en ecologische vereisten. Het was fascinerend om het pad te volgen van onze ontdekkingen in het lab via de octrooiprocedures tot realisatie op technische schaal in de praktijk."

De chemici in Frankfurt geloven dat het bijzondere potentieel van hun monomeren ligt in het feit dat ze niet alleen silicium-chloorbindingen bevatten, maar ook meervoudige koolstof-koolstofbindingen. Het doel van de eerste is om de anorganische silicium-zuurstofketens te construeren; de laatste kan worden gekoppeld om organische polymeren te vormen. Deze unieke combinatie maakt nieuwe routes naar anorganisch-organische hybride materialen mogelijk.