روش های رسانا کردن پلیمرها

[mim-shimi 25686]

برای رسانا کردن پلیمر ها سه روش وجود دارد:

 

۱- ایجاد پلیمری با زنجیر اصلی نیمه رسانا که دارای باند دوگانه یک درمیان باشد که با عملیاتی به نام دوپینگ رسانایی آن افزایش می یابد.

 

در این روش پلیمرها بدون اضافه کردن مواد هادی رسانای الکتریسته می شوند. وجه مشترک تمامی پلیمرهایی که با این روش، قابلیت هدایت الکتریکی پیدا می کنند، این است که پیوندهای ساده و دوگانه در ساختار مولکول آنها به صورت یک در میان قرار دارند. در حالت دوپینگ شده برخی از پیوندهای دوگانه آزاد می شوند و ابرهای الکترونی در طول زنجیر تحرک پیدا می کنند. در این حالت هدایت الکتریسته برای برخی از پلیمرها تا 400 هزار زیمنس بر سانتی متر هم می رسد.

 

 

 

 

 

عمده ترین مشکل در این نوع رسانا سازی پایداری کم حالت هدایت الکتریکی است. برای برخی پلیمرها پس از چند هفته، هدایت به میزان توانهایی از ده کاهش می یابد. مشکل دیگر این نوع هادی سازی این است که پلیمرهای دوپینگ شده، غیر قابل ذوب و نامحلول هستند و در نتیجه فرایند آنها در صنعت تقریباً غیر ممکن است.این روش مستلزم طراحی و ساخت راکتور و بدست آوردن دانش فنی تولید این مواد است که مانع استفاده گسترده از این روش شده است.

 

 

 

 

 

۲- قراردادن پوشش رسانای الکتریسته بر روی پلیمر

 

در این روش روکش کاری ضمینه پلیمری با فلزات، اکسیدهای فلزی یا نیمه هادی ها انجام می شود.مهمترین مشکل در این نوع رسانا سازی این است که روکش ها اغلب با استفاده از فرآیند (نشت بخارات در خلاء) بر روی سطح پلیمر کشیده می شوند ، اغلب یا از نظر شیمیایی- در اثر اکسایش در هوا- ویا از نظر مکانیکی- مقاومت سایشی و چسبندگی – ناپایدار هستند. همچنین گران بودن برخی فرایند های فیزیکی که برای این منظور استفاده می شود و عدم کارایی در برخی از کاربردها ازمشکلات استفاده از این روش است.

 

 

 

 

 

۳- افزودن ماده رسانای الکتریسته به آمیزه پلیمری

 

امروزه مواد افزودنی گوناگونی برای ایجاد هدایت الکتریکی پلیمرها در دسترس است از جمله می توان به: نیکل، نقره ، فولاد ضد زنگ و نیز کربن در شکل و اندازه های مختلف مانند پودر، پولک و الیاف کوتاه و بلند اشاره کرد. استفاده از فیبریل ها به تازگی در کاربردهای مختلف نظیر رنگ آمیزی الکتروستاتیک و تلف کننده های بار الکتریسته ساکن رواج یافته است. از فیبریلها بیشتر در قطعات پلاستیکی قالب گیری شده داخلی و خارجی خودروها استفاده می شود. از دیگر موارد کاربردی می توان به سپرهای حفاظتی در برابر امواج الکترومغناطیسی یا امواج رادیوی(EMI/RFI) ، تلف کنده ای بار الکتریسته ساکن(ESD) و پلیمرهای هادی حساس به دما یا فشار اشاره کرد.

 

در میان افزودنی ها مختلف برای ایجاد هدایت الکتریکی، دوده، به دلیل ارزان تر و سبک تر بودن در مقایسه با دیگر مواد، متداول ترین و موثر ترین ماده برای ایجاد هدایت الکتریکی تلقی می شود. با افزودن دوده به پلیمر ، میزان هدایت افزایش می یابد اما به موازات آن، فرایند اختلاط و تولید مشکل تر شده و خواص مکانیکی کاهش می یابد. همچنین به دلیل گران تر بودن دوده های هادی نسبت به پلیمرها ، استفاده مقدار زیاد آنها هزینه نهایی تولید را افزایش می دهد.

 

منبع : وبلاگ تخصصی مهندسی صنایع پلیمر