Par Stan Aberdeen – Mis à jour le 24 mars 2022
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Le silicate de sodium, communément appelé « verre soluble », est un matériau polyvalent ayant de nombreuses utilisations commerciales et industrielles. Il se compose d’un squelette polymère silicium-oxygène qui peut héberger des molécules d’eau au sein de sa matrice. Selon l'application prévue, il est produit sous forme solide ou liquide épais.
Contrairement aux sels ioniques simples, le silicate de sodium est un polymère silicium-oxygène contenant des sites ioniques sodium (Na⁺). Les liaisons silicium-oxygène-silicium sont covalentes, ce qui confère au matériau un caractère plastique. La nature polaire des atomes d'oxygène et de sodium permet au polymère d'incorporer des molécules d'eau, produisant des allotropes hydratés (Wells, "Structural Inorganic Chemistry").
La production commerciale de silicate de sodium implique généralement la réaction du carbonate de sodium (Na₂CO₃) avec du dioxyde de silicium (SiO₂) à des températures élevées qui font fondre les deux réactifs. Ce processus donne un produit à la fois efficace et évolutif pour un usage industriel (Greenwood, "Chemistry of the Elements").
Les produits de PQ Corporation présentent des densités allant de 1,6 gcm⁻³ à environ 1,4 gcm⁻³. Le silicate de sodium peut apparaître sous la forme d'un solide blanc ou sous forme de liquides de clarté variable (de clair à opaque ou même sirupeux) selon les conditions de fabrication (PQ, "Sodium Silicates. Products and Spécifications").
Les utilisations du silicate de sodium varient selon la qualité et la formulation. Par exemple, la société Schundler met en avant son rôle de mastic activé par la chaleur dans les composants métalliques. Lorsqu'il est versé dans une fissure, le « verre d'eau » liquide s'infiltre dans toutes les crevasses; un chauffage à environ 200 °F chasse l'eau, laissant un joint dur et cassant (Schundler, « Silicate Composites for High‑Temperature Insulation »). D'autres utilisations courantes incluent les revêtements ignifuges, les agents de purification de l'eau et comme matériau liant dans la construction.
Des recherches sont en cours pour exploiter la conductivité thermique du silicate de sodium pour dissiper la chaleur dans les appareils électroniques. À mesure que les circuits électroniques deviennent plus denses, la gestion de la chaleur devient critique. Des études menées à SUNY explorent les matériaux d'interface thermique, l'épaisseur optimale et les conditions de pression pour améliorer le transfert de chaleur et soutenir une miniaturisation plus poussée (SUNY, "Sodium Silicate Thermal Interface").