硅胶（通常指硅橡胶）是以硅-氧（Si-O）为主链、侧链含有机基团的高分子弹性材料，其形态可通过配方设计与加工工艺进行多样化调整，从而满足不同工程场景的需求。本文系统梳理固体硅胶、发泡硅胶、海绵硅胶等主要形态的制备原理、性能特性及应用领域。
固体硅胶由聚硅氧烷生胶配以补强填料（如气相法白炭黑）、结构化控制剂、交联剂及添加剂，经混炼、成型、硫化制成。硫化方式包括过氧化物硫化、加成硫化（铂金催化）等，形成致密的三维网络结构。
热稳定性：长期使用温度 -60℃ ~ 250℃，短期可耐 300℃ 以上。
化学惰性：耐臭氧、紫外线、多种化学介质，生理惰性符合医用/食品级标准。
机械性能：硬度范围 10~80 Shore A，拉伸强度 4~12 MPa，撕裂强度 10~50 kN/m。
电绝缘性：体积电阻率 >10¹⁵ Ω·cm，介电强度 15~30 kV/mm。
透气性：对 O₂、CO₂ 等气体透过率显著高于有机橡胶。
密封圈、医用导管、键盘导电胶、高温电线绝缘层、婴儿奶嘴。
通过化学发泡剂（如偶氮二甲酰胺）分解产气，或物理发泡（超临界 CO₂ 发泡），在硫化过程中形成闭孔/开孔混合结构，密度可降至 0.25~0.60 g/cm³。
密度与缓冲性：密度降低 40%~70%，压缩永久变形 <10%（50%压缩，22h）。
隔热隔音：热导率 0.08~0.12 W/(m·K)，声吸收系数 0.6~0.9（500 Hz）。
阻燃性：通过 UL94 V-0 级，极限氧指数 >30%。
可压缩性：压缩率可达 80% 以上，回弹时间 <0.5 s。
航空航天密封垫、消防隔热层、电子设备减震垫、运动器材手柄。
采用低温硫化与高效发泡工艺，形成高开孔率（>90%）的互通网络，孔径 100~500 μm，密度可低至 0.15 g/cm³。
通透性：透气率 5~20 L/(dm²·min)（100 Pa 压差），透湿性 >2000 g/(m²·24h)。
柔顺性：压缩 50% 所需应力 0.01~0.05 MPa，疲劳寿命 >10⁵ 次。
吸液性：可吸收 5~10 倍自重液体，且受压可释放。
生物相容性：可通过细胞毒性测试（ISO 10993-5）。
伤口敷料载体、燃料电池气体扩散层、精密仪器防震包装、过滤材料。
特性：粘度 5000~10000 mPa·s，注射成型周期 <30 s，线收缩率 0.2%~0.3%。
应用：婴幼儿用品、光学透镜封装、微流控芯片。
特性：针入度 100~300（0.1 mm），自修复性，介电常数 2.8~3.2。
应用：电子器件灌封、医疗超声耦合剂、压力传感介质。
特性：热导率 1.5~6.0 W/(m·K)，击穿电压 >5 kV/mm，粘度 500~2000 Pa·s。
应用：CPU散热垫、功率模块界面材料、LED散热。
|
形态 |
密度 (g/cm³) |
孔隙率 |
压缩回弹率 |
最高耐温 |
典型硬度 |
|---|---|---|---|---|---|
|
固体硅胶 |
1.10~1.30 |
<5% |
40%~60% |
250℃ |
20~80 Shore A |
|
发泡硅胶 |
0.25~0.60 |
40%~70% |
70%~85% |
200℃ |
5~30 Asker C |
|
海绵硅胶 |
0.15~0.40 |
>90% |
85%~95% |
180℃ |
3~15 Asker C |
|
液态硅胶 |
1.10~1.15 |
0% |
30%~50% |
200℃ |
10~60 Shore A |
功能复合化：如导电-导热双功能泡沫、形状记忆海绵。
微孔化：超临界流体发泡制备 10 μm 以下微孔，提升隔音/过滤效率。
生物可降解：引入聚乳酸等可降解链段，用于可吸收医疗器械。
4D打印应用：利用硅胶形状记忆效应，打印可变形结构。
硅胶的多形态化拓展了其从结构材料到功能介质的应用边界。形态设计本质上是对孔隙结构、交联密度、填料分布的精准调控，需根据密封、缓冲、透气、隔热等核心需求进行形态选择。随着高端制造与绿色转型需求，硅胶形态工程将继续向超性能、智能化、可持续方向演进。
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