سیلیکون رسانا یک ماده کامپوزیت پلیمری با هر دو خاصیت الاستومر و عملکردهای رسانا است. این ماده با اضافه کردن پرکننده های رسانا (مانند ذرات فلزی ، مواد کربن ، الیاف رسانا و غیره) به ماتریس لاستیکی سیلیکون ، ضمن حفظ انعطاف پذیری ، مقاومت در برابر آب و هوا و پایداری شیمیایی سیلیکون ، به خصوصیات رسانا می رسد. ویژگی های اصلی آن ، فرآیند آماده سازی و مناطق کاربردی به شرح زیر است:
1. خصوصیات اصلی
خواص رسانا
یک شبکه رسانا سه بعدی از طریق پرکننده های رسانا برای دستیابی به هدایت ایزوتروپیک یا ناهمسانگرد تشکیل می شود.
مقاومت حجم می تواند به اندازه 10 ~ 10 Ω Ω · سانتی متر باشد و مقاومت سطح می تواند به زیر 10 Ω/□ (سطح محافظ الکترومغناطیسی) برسد.
پرکننده های رسانا رایج: پودر نقره ، پودر مس ، پودر گرافیت با روکش نیکل ، کربن سیاه ، فیبر کربن و غیره
خصوصیات مکانیکی
قدرت کششی:5 ~ 10 MPa
کشیدگی در استراحت:300%~800%
سختی (ساحل A):60 ~ 60 درجه ، که با توجه به نیازها قابل تنظیم است.
سازگاری محیطی
دامنه دما:-60 درجه 200 درجه (فرمول ویژه می تواند به 300 درجه برسد)
مقاومت در برابر آب و هوا:مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش ، مقاومت ازن ، مقاومت در برابر پیری.
مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی:تحمل خوب نسبت به اسیدها ، قلیایی ها ، حلالها و غیره
محافظ الکترومغناطیسی و عملکرد آب بندی
هنگامی که مقاومت در برابر حجم کمتر از 10 Ω · سانتی متر است ، عملکرد محافظ الکترومغناطیسی دارد و راندمان محافظ می تواند به 40 گیگاهرتز برسد.
عملکرد آب بندی بخار آب عالی ، مناسب برای فشار زیاد و محیط مرطوب.
2. فرآیند آماده سازی
ماده پایه
لاستیک سیلیکون متیل وینیل (VMQ) به عنوان لاستیک پایه استفاده می شود و مواد افزودنی مانند Vulcanizer و ماده اتصال متقاطع اضافه می شوند.
انتخاب پرکننده رسانا
پرکننده فلزی:پودر نقره ای (بهترین رسانایی ، هزینه بالا) ، پودر مس (آسان برای اکسیداسیون) ، پودر مس با روکش نیکل (مقاومت اکسیداسیون قوی ، عملکرد هزینه بالا).
پرکننده کربن:کربن سیاه ، فیبر کربن ، گرافن (کم هزینه ، هدایت متوسط).
پرکننده کامپوزیت:مهره های شیشه ای پوشیده از نقره ، گرافیت روکش نیکل و غیره ، با در نظر گرفتن هدایت و هزینه.
مخلوط کردن و قالب گیری
اختلاط:لاستیک سیلیکون ، پرکننده رسانا و مواد افزودنی را به طور مساوی در یک میکسر داخلی یا میکسر باز مخلوط کنید.
فرآیند قالب گیری:
قالب گیری فشرده سازی:مناسب برای محصولات ساختاری پیچیده (مانند دکمه های رسانا و مهر و موم).
قالب اکستروژن:برای تولید پروفایل های مداوم (مانند نوارهای لاستیکی رسانا و شیلنگ) استفاده می شود.
چاپ سه بعدی:یک فناوری در حال ظهور در سالهای اخیر که می تواند به ساختارهای پیچیده سفارشی برسد.
vulcanization:از طریق ولکانیزاسیون پلاتین یا ولکان سازی پراکسید ، خاصیت ارتجاعی مادی را ارائه دهید.
3. زمینه های برنامه
الکترونیکی و الکتریکی
اتصالات رسانا:برای دستیابی به اتصال مدار انعطاف پذیر ، اتصالات فلزی سنتی را جایگزین کنید.
محافظ الکترومغناطیسی:برای آب بندی الکترومغناطیسی تجهیزات الکترونیکی مانند شاسی ، کابینت و پناهگاه استفاده می شود.
اجزای آنتی استاتیک:سینی های آنتی استاتیک و مواد بسته بندی برای تولید اجزای الکترونیکی.
تجهیزات ارتباطی
ایستگاه های پایه 5G:برای آب بندی آنتن و محافظت از فیلتر استفاده می شود.
پایانه های دستی:کلیدها و آب بندی رابط تلفن های همراه و تبلت.
الکترونیک خودرو
سنسورها:آب بندی رسانا برای سنسورهای فشار و سنسورهای دما.
اتصالات ولتاژ بالا:مهر و موم های رسانا برای بسته های باتری جدید وسیله نقلیه انرژی.
هوا و فضا
آب فضاپیما:برای محافظت از الکترومغناطیسی و آب بندی ماهواره و فضاپیما استفاده می شود.
اجزای مقاوم در برابر تابش:مواد آب بندی رسانا در نیروگاه های هسته ای و محیط های با اشعه بالا.
تجهیزات پزشکی
اندامهای مصنوعی:آب بندی رسانا از ضربان سازها و نوروستیم سازها.
دستگاه های پوشیدنی:الکترودهای رسانا انعطاف پذیر و حسگرهای زیستی.
4. چالش های فنی و روندهای توسعه
چالش های فنی
تعادل بین هدایت و خصوصیات مکانیکی:رسانایی بالا به محتوای پرکننده بالا نیاز دارد ، اما باعث کاهش مقاومت و کشش کششی می شود.
ثبات طولانی مدت:پرکننده های فلزی به راحتی اکسیده می شوند و پوشش های آنتی اکسیداسیون یا پرکننده های کامپوزیت نیاز به توسعه دارند.
کنترل هزینه:پودر نقره گران است و گزینه های کم هزینه مانند پودر مس با روکش نیکل نیاز به ترویج دارد.
روندهای توسعه
چند منظوره:توسعه مواد یکپارچه چند منظوره مانند رسانا ، حرارتی رسانا ، مقاوم در برابر شعله و ضد باکتریایی.
فناوری نانو:برای بهبود رسانایی و خصوصیات مکانیکی از نانومواد مانند گرافن و نانولوله های کربن استفاده کنید.
حفاظت از محیط زیست:برای رعایت مقررات زیست محیطی مانند ROHS و REACH از پوشش های رسانا مبتنی بر آب و مهارکننده های شعله بدون هالوژن استفاده کنید.
تولید هوشمند:همراه با چاپ سه بعدی و خطوط تولید خودکار ، تولید سفارشی و کارآمد حاصل می شود.
5. نمونه های محصول معمولی
دکمه های سیلیکونی رسانا
در کنترل های از راه دور ، ماشین حساب ها و غیره برای دستیابی به سوئیچ از طریق نیروی فشرده سازی استفاده می شود.
سختی 40 ~ 60 ساحل A ، مقاومت 10 درجه 10 ~ Ω · سانتی متر.
نوارهای لاستیکی رسانا
برای آب بندی تجهیزات الکترونیکی ، با هر دو عملکرد رسانا و ضد آب استفاده می شود.
مقاومت در برابر حجم<10 Ω·cm, temperature resistance -50℃~200℃.
لنت های محافظ الکترومغناطیسی
Used for EMI shielding of chassis and cabinets, shielding effectiveness >60 دسی بل (10 مگاهرتز 18 گیگاهرتز).
تابلوهای مدار انعطاف پذیر
در دستگاه های پوشیدنی و نمایشگرهای انعطاف پذیر برای دستیابی به هدایت پایدار در شرایط خمش استفاده می شود.
ضخامت 0. 1 ~ 1 میلی متر ، مقاومت در برابر لایه رسانا<10⁻³ Ω·cm.