1. Gambaran keseluruhan tentanggetah konduktif
1.1 Definisi dan ciri-ciri
Getah konduktif adalah bahan getah khas dengan kekonduksian elektrik yang tinggi. Dengan menambahkan pengisi konduktif (seperti karbon hitam, serbuk logam, dll.) ke dalam matriks getah, keseluruhan bahan komposit mempunyai kekonduksian yang baik.
Jika dibandingkan dengan getah biasa, getah konduktif mempunyai kualiti luar biasa berikut:
- Mempunyai kualiti konduktif yang luar biasa. Kerintangan isipadu mampu mencapai 10-3-10-6 Ω·cm, yang mencukupi untuk pelbagai aplikasi konduktif.
- Ia mengekalkan kualiti mekanikal getah yang unggul, termasuk kekuatan tegangan, fleksibiliti dan ketahanan terhadap haus.
- Ia boleh berjaya menyekat sinaran elektromagnet dan mempunyai kesan perisai elektromagnet yang sangat baik.
- Antistatik: menghentikan tenaga statik daripada terkumpul dan meletup.
- Prosedur pembuatan fleksibel yang mudah dibentuk dan dihasilkan.
- Kosnya agak sedikit dan sesuai untuk kegunaan yang meluas.
1.2 Komponen utama
- Matriks getah: silikon, nitril, getah asli, dan sebagainya.
- Karbon hitam, gentian konduktif, serbuk logam (tembaga, aluminium, perak, dsb.), dsb. adalah contoh pengisi konduktif.
- Bahan sokongan tambahan: pemplastik, agen penghubung silang, agen pemvulkanan, dsb.
Untuk memenuhi permintaan aplikasi yang berbeza-beza, beberapa jenis getah konduktif boleh dibuat dengan mempelbagaikan jenis dan jumlah bahan yang disenaraikan di atas.
1.3 Proses pembuatan
- Mencampurkan: Gabungkan pengisi konduktif, matriks getah, dan sebarang komponen tambahan dengan teliti.
- Pengacuan ialah proses menekan atau menyemperit campuran ke dalam bentuk seperti kepingan, profil, dll.
- Pemvulkanan: Untuk meningkatkan kualiti mekanikal, kepingan yang dibentuk menjalani pemvulkanan suhu tinggi dan penghubung silang.
- Pemprosesan pasca: Pemprosesan sekunder ad hoc, ikatan, pemotongan, dll.
2. Pengelasan getah pengalir
2.1 Pengelasan mengikut mekanisme konduktif
2.1.1 Jenis kekonduksian intrinsik
Apabila bahan polimer konduktif unggul dimasukkan terus ke dalam matriks getah, hasilnya adalah getah konduktif yang secara intrinsik konduktif. Kelas bahan ini, yang termasuk polimer konduktif seperti polifenilena dan polipirol, mempunyai kekonduksian yang tinggi. Dengan cara pengaliran lompat elektron ikatan terkonjugasi, mereka dapat mencapai aliran arus.
Walaupun getah konduktif jenis ini mempunyai kekonduksian elektrik antistatik dan tinggi yang kuat, kualiti mekanikalnya adalah rendah, dan penggunaannya adalah terhad.
2.1.2 Jenis kekonduksian doping
Getah konduktif terdop dibuat dengan memasukkan pengisi konduktif ke dalam matriks getah dan menggunakan sifat konduktif pengisi untuk menjadikan keseluruhan kekonduksian bahan komposit. Pengisi konduktif termasuk gentian konduktif, serbuk logam, dan karbon hitam sering digunakan.
Getah konduktif jenis ini mempunyai kekonduksian elektrik yang tinggi, kebolehkawalan yang unggul, dan kualiti mekanikal getah yang hebat. Getah konduktif jenis ini adalah yang paling kerap digunakan.
2.1.3 Jenis kekonduksian campuran
Getah konduktif dengan jenis kekonduksian campuran menggabungkan jenis kekonduksian terdop dan wujud.
Ia memanfaatkan kekonduksian unggul polimer konduktif semula jadi dan meningkatkan jumlah kekonduksian dengan penambahan pengisi konduktif. Jenis getah konduktif ini berprestasi sangat baik secara keseluruhan dan menawarkan faedah kedua-dua jenis kekonduksian intrinsik dan doped.
Permohonan adalah terhad, kosnya mahal, dan proses pengeluaran adalah rumit.
2.2 Pengelasan mengikut pengisi
2.2.1 Jenis diisi karbon
Karbon hitam, gentian karbon, grafit, dan bahan berkarbon lain digunakan sebagai pengisi konduktif dalam getah konduktif berisi berasaskan karbon. Pengisi jenis ini adalah murah, mudah untuk digabungkan dan diedarkan, dan tidak menghakis kepada matriks getah.
Produk seperti getah gentian karbon konduktif dan getah karbon hitam konduktif adalah contoh. Walaupun jenis getah konduktif ini murah dan sesuai untuk kegunaan berskala besar, kualiti konduktifnya selalunya rendah.
2.2.2 Jenis diisi logam
Serbuk logam (seperti kuprum, aluminium, perak, dll.) digunakan sebagai pengisi konduktif dalam getah konduktif yang dipenuhi logam. Kekonduksian elektrik yang sangat baik adalah ciri bahan logam, yang boleh meningkatkan jumlah kekonduksian elektrik dengan ketara.
Walaupun kos bentuk getah konduktif ini mahal dan matriks getah cepat terhakis, ia menawarkan kekonduksian elektrik yang hebat. Getah serbuk tembaga konduktif, getah serbuk perak konduktif, dan barangan lain yang serupa adalah tipikal.
2.2.3 Jenis tampalan lain
Peratusan kecil getah konduktif juga termasuk pengisi pengalir alternatif, seperti serbuk seramik pengalir, gentian pengalir, dsb., sebagai tambahan kepada pengisi berasaskan logam dan karbon.
Setiap satu daripada pengisi ini mempunyai kualiti yang unik, dan anda boleh memilih yang paling sesuai dengan permintaan aplikasi tertentu anda. Walau bagaimanapun, secara amnya, tidak banyak ruang untuk permohonan.
3. Sifat getah pengalir
3.1 Sifat konduktif
Metrik prestasi yang paling ketara untuk getah konduktif ialah kekonduksian. Ciri-ciri berikut kebanyakannya mewakili kekonduksian:
- Rintangan volum mungkin memenuhi keperluan kebanyakan aplikasi konduktif; ia biasanya dalam julat 10-3-10-6 Ω·cm.
- Rintangan permukaan: Biasanya kurang daripada 106 Ω, ia mungkin berjaya menghentikan elektrik statik daripada terkumpul.
- Kesan perisai: Ia mempunyai keupayaan untuk memesongkan sinaran elektromagnet dengan cekap, dengan kesan perisai 20–60 dB.
- Kestabilan konduktif: Prestasi konduktif berbeza sedikit dengan variasi dalam suhu dan kelembapan sekeliling.
- Jenis dan kepekatan pengisi konduktif dan matriks getah yang dipilih menentukan kualiti kekonduksian elektrik.
Getah konduktif boleh dibuat untuk memenuhi pelbagai keperluan aplikasi dengan menapis resipi dan prosedur pembuatan.
3.2 Sifat mekanikal
- Getah konduktif mempunyai kualiti mekanikal yang cemerlang dan kekonduksian elektrik yang hebat.
- Kekuatan tegangan: biasanya antara 2 dan 10 MPa, yang memenuhi keperluan untuk pembuatan dan aplikasi proses biasa.
- Pemanjangan: Biasanya 100–500%, dengan keupayaan ubah bentuk yang kuat dan fleksibiliti.
- Kekerasan: Pembolehubah berdasarkan keperluan aplikasi; biasanya jatuh antara 30 dan 90 Shore A.
- Rintangan haus: Lebih tinggi daripada getah biasa, sesuai untuk situasi di mana rintangan haus diperlukan.
Rahsia untuk menjamin kualiti mekanikal getah konduktif adalah untuk mengekalkan kawalan yang munasabah ke atas formula dan proses.
3.3 Kebolehsuaian persekitaran
- Tidak seperti getah biasa, getah konduktif mesti memenuhi piawaian penyesuaian alam sekitar tertentu.
- Rintangan kepada suhu tinggi dan rendah: Ia selalunya boleh bertolak ansur dengan suhu antara -40 dan 150 darjah , dan beberapa item unik mempunyai keupayaan melebihi 60200 darjah .
- Rintangan kakisan kimia: Ia tahan kepada beberapa bahan, termasuk minyak, asid dan alkali.
- Rintangan cuaca: Keupayaan untuk menahan penuaan yang disebabkan oleh ozon, sinaran UV, dan unsur lain.
- Kalis api: Kualiti bahan tambahan, seperti kalis api, boleh dipertingkatkan.
4. Bidang aplikasi getah pengalir
4.1 Industri elektronik dan elektrik
Getah konduktif adalah yang paling banyak digunakan dalam industri elektronik dan elektrik, terutamanya digunakan untuk:
Perisai elektromagnet
Pelepasan elektrostatik
Sambungan konduktif
Suis sentuh, dsb.
seperti butang sentuh, gasket pembumian, pengedap konduktif dan seumpamanya dalam peranti elektronik seperti komputer, TV dan telefon bimbit.
4.2 Medan ketenteraan dan aeroangkasa
Berikut adalah beberapa kegunaan penting untuk getah konduktif dalam industri aeroangkasa dan pertahanan:
Perisai elektromagnet untuk radar dan peralatan komunikasi
Nyahcas elektrostatik dan perlindungan sambaran petir
anjing laut kapal angkasa, dsb.
Ia boleh memenuhi piawaian yang tepat dalam industri aeroangkasa dan ketenteraan untuk kebolehsuaian alam sekitar dan kebolehpercayaan prestasi.
4.3 Industri perubatan dan kesihatan
Getah konduktif digunakan secara meluas dalam bidang perubatan dan kesihatan, terutamanya untuk:
Perlindungan elektrik statik untuk peralatan perubatan
Tikar lantai konduktif di bilik bedah
Bahagian konduktif peralatan pemulihan, dsb.
Ia sering digunakan dalam peranti perubatan dan peralatan pemulihan kerana biokompatibiliti dan kebolehbersihnya yang kukuh.
4.4 Kawasan lain
Sebagai tambahan kepada aplikasi utama yang disebutkan di atas, getah konduktif juga digunakan secara meluas dalam:
Pembumian konduktif peralatan kuasa
Nyahcas elektrostatik dan perlindungan EMC dalam industri automotif
Lantai konduktif dalam industri hiasan bangunan, dsb.
5. Trend pembangunan getah konduktif
5.1 Penggunaan pengisi baharu
Pengisi konduktif baharu seperti graphene, tiub nano karbon, polimer konduktif, dsb. secara beransur-ansur menggantikan yang tradisional seperti serbuk logam, karbon hitam, dsb. Pengisi baru ini boleh meningkatkan lagi prestasi getah konduktif kerana ia telah meningkatkan mekanikal, elektrikal, dan kebolehsuaian persekitaran.
5.2 Reka bentuk struktur komposit
Tetapan aplikasi yang teruk pada hari ini tidak lagi boleh dipenuhi oleh pengisi konduktif tunggal, dan telah berlaku peralihan ke arah menggabungkan banyak pengisi. Sebagai contoh, penggunaan gabungan tiub nano karbon, karbon hitam, graphene dan serbuk logam mungkin menggunakan sepenuhnya faedah pengisi berbeza dan menghasilkan getah konduktif yang lebih berkesan.
5.3 Trend penyepaduan fungsi
Laluan pembangunan getah konduktif adalah ke arah integrasi pelbagai fungsi. Selain kekonduksian yang luar biasa, ia juga mempunyai sifat tambahan termasuk penyembuhan diri, perisai, dan penyerapan gelombang. Keperluan rumit peralatan elektronik kontemporari boleh dipenuhi dengan lebih baik oleh jenis penyepaduan fungsi ini.
5.4 Peningkatan prestasi alam sekitar
Getah konduktif berkembang ke arah perlindungan alam sekitar dan keterdegradasian seiring dengan peningkatan kesedaran tentang perlindungan alam sekitar. Perkembangan masa depan dalam getah konduktif berkemungkinan besar akan menumpukan pada peningkatan kebolehkitar semula produk melalui penggunaan bahan mentah dan teknik pembuatan yang mesra alam.