परिचय: प्रवाहकीय पेंट – एक कार्यात्मक कोटिंग जो इन्सुलेशन को कंडक्टर में बदल देती है
आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के प्लास्टिक खोल, यौगिक संरचना – स्वयं एक इन्सुलेशन – विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (EMI) को ढाल नहीं सकता है। पारंपरिक धातु परिरक्षण – भारी, महंगा और अप्रबंधनीय। विद्युत पेंट्स का उद्भव इस विरोधाभास को हल करता है – प्रवाहकीय भरावों की एक कोटिंग को इन्सुलेशन बेस की सतह पर छिड़काव किया जाता है ताकि इसे प्रवाहकीय और विद्युत चुम्बकीय ढाल दोनों कार्यों को करने में सक्षम बनाया जा सके। 5G बेस स्टेशन से लेकर इलेक्ट्रिक कार ईसीयू तक, मेडिकल एमआरआई शील्ड रूम से लेकर सैन्य इंजीनियरों की अदृश्यता कोटिंग तक – प्रवाहकीय पेंट्स एक पतली परत के साथ तांबा दीवार जैसी विद्युत चुम्बकीय ढाल प्रदान करते हैं। कोर साइंस यह है कि राल बेस सामग्री में प्रवाहकीय भराव की मात्रा प्रवेश सीमा से अधिक है – भरने वाले कण एक दूसरे के संपर्क में आते हैं ताकि प्रवाहकीय ग्रिड बनाया जा सके – कोटिंग प्रतिरोध को तेजी से> 1012 / ¢ से <103 / ¢ — इन्सुलेशन से कंडक्टर तक का परिवर्तन पूरा हो जाता है।。
पाइरोटेक्निक पेंट्स कई कार्यों के लिए विशेष कार्यात्मक कोटिंग हैं जैसे कि राल कण (प्रोपीलीन एसिड / एपोक्सी / पॉलीयूरेथेन) (सिल्वर / कोरोनिक / निकेल / कार्बन नैनोपाउडर / टायरीन) – ताकि भरने वाले शरीर भिन्न पारगम्यता सीमा (Vc≈2-20vol%) से अधिक हो – कोटिंग चालकता (सतह प्रतिरोध 20-60dB) – इलेक्ट्रोस्टैटिक (ESD), विद्युत चुम्बकीय संगतता (EMC) और बिजली संरक्षण के साथ संयुक्त।。
I. पांच प्रमुख चालकता भरने की प्रणाली का प्रदर्शन लागत परिदृश्य बनाम
भरने का प्रकार
अवरोधन दर (सेमी)
पारगम्यता सीमा (vol%)
ब्लॉक प्रभावशीलता एसई (dB / 50 मीटर)
संदर्भ मूल्य ($ / किग्रा)
कोर ताकत
कुंजी स्लेट
सिल्वर एजी
1.6 x 10-6
3-5
40-60
6000
इष्टतम चालकता / पोस्ट-ऑक्सीकरण Ag2O अभी भी चालकता / रासायनिक स्थिरता
अत्यधिक उच्च कीमतों/चांदी प्रवासन (प्रत्यक्ष धाराओं के तहत शॉर्ट सर्किट जोखिम)
कॉपर कर्क
1.7 x 10-6 (चांदी के पास)
5-10
35-50
80-150
पावर ट्रांसफर चांदी/मूल्य के करीब है
unguided Cu2O/antioxidation उपचार की चरम ऑक्सीकरण पीढ़ी
निकल पाउडर नी
7×10-6
8-15
30-45
100-200
रासायनिक स्थिरता ऑक्सीकरण / प्रवाहकीय चुंबकीय क्षेत्र – ढाल कम आवृत्ति चुंबकीय क्षेत्र
कम विद्युत चालकता / कठोरता भरने से कोटिंग flexability कम हो जाती है
कार्बन नैनोपाइप / ग्रेफाइट
10-3-10-2
0.5-3 (बहुत कम)
20-35
> 2,000
बहुत कम पारगम्यता सीमा / प्रकाश / पारदर्शी प्रवाहकीय फिल्म तैयारी
फैलाव अत्यंत कठिन/पुनर्स्थापित/ बैच स्थिरता है बुरा
यह प्रवाहकीय बहुलक (PANI/PEDOT: PSS)
10 -2-100
लागू नहीं
10-25
500-2,000
लाइट / स्वीप / ट्रांसपेरेंट / सोल समाधान प्रसंस्करण
पावर ट्रांसमिशन धातु / पर्यावरण स्थिरता से बहुत कम है बुरा
द्वितीय। विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण के लिए भौतिक आधार
ब्लॉक तंत्र
भौतिक सिद्धांत
निर्धारक
प्रतिशत योगदान
अनुकूलन दिशा
प्रतिबिंब हानि एसई आर
विद्युत चुम्बकीय तरंगों को कोटिंग की सतह पर दर्शाया जाता है क्योंकि मिलान करने के लिए प्रतिरोध – कुछ ऊर्जा।
फ़ीड की उच्चता – प्रतिबिंब को मजबूत करना
60-80 प्रतिशत
भरने की क्षमता में वृद्धि
अवशोषण हानि एसईए
जब इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव कोटिंग के अंदर फैलता है – फील्ड एनर्जी जॉल्ट्स में बदल जाती है। गरम
कोटिंग मोटा – अवशोषण को मजबूत करना; भरने की चुंबकीयता – अवशोषण को मजबूत करना।
15-30 प्रतिशत
चुंबकीय भराव (निकल / लौह) की कोटिंग मोटाई / उपयोग बढ़ाएं
एकाधिक प्रतिबिंब एसईएमआर
विद्युत चुम्बकीय तरंगें कोटिंग के अंदर कई बार फिर से घूमती हैं – प्रत्येक प्रतिबिंब ऊर्जा को बाहर ले जाता है।
भरने जितना बड़ा होता है, उतना अधिक दिखाई देता है एकाधिक प्रतिबिंब।
स्पेक्ट्रोफिल / छिद्र संरचना का उपयोग करके डिजाइन
सामान्य
Q1: पारगम्यता थ्रेसहोल्ड – जब तक कि भरने की मात्रा बिंदु थ्रेसहोल्ड से अधिक हो जाती है तो प्रतिरोध क्यों गिर जाता है? नियंत्रित विद्युत भराव को यादृच्छिक रूप से इन्सुलेशन रेजिन में वितरित किया जाता है। जब भरने की मात्रा थ्रेसहोल्ड Vc से नीचे होती है – भरने वाले कण एक दूसरे से अलग होते हैं – कोटिंग प्रतिरोध राल (> 1012 / ) द्वारा निर्धारित किया जाता है। जब भरने वाला द्रव्यमान वीसी तक पहुंचता है – कण एक दूसरे से संपर्क करना शुरू करते हैं – कोटिंग मोटाई के माध्यम से पहला प्रवाहकीय सर्किट बनाते हैं – विद्युत प्रतिरोध तेजी से 106 गुना तक गिर जाता है। 1.2-1.5 गुना Vc तक भराव जोड़ें – एक श्रृंखला से एक 3D नेटवर्क तक – 1000 तक – एक कोटिंग के माध्यम से पार कर सकता है। पारगम्यता थ्रेसहोल्ड प्रवाहकीय कोटिंग योगों के मुख्य पैरामीटर हैं – न्यूनतम भरने पर अधिकतम चालकता प्राप्त करना – लागत को कम करना और यांत्रिक प्रदर्शन की हानि।。
Q2: सिल्वर माइग्रेशन – सबसे महंगी भराव भी सबसे घातक कमजोर क्यों हैं? सिल्वर माइग्रेशन उच्च आर्द्रता (> 85% आरएच) और प्रत्यक्ष प्रवाह पूर्वाग्रह (> 5 वी) पर चांदी आधारित प्रवाहकीय पेंट्स की विशेषता विफलता पैटर्न है। एनोड में भंग चांदी एजी + आयन है – विद्युत क्षेत्र द्वारा संचालित कैथोड में चलती है – कैथोड में शाखा की तरह धातु चांदी को कम किया जाता है – चांदी की शाखा क्रिस्टल कोटिंग सतह के साथ बढ़ता है – और अंततः ध्रुवीय को शॉर्ट सर्किट बनाने के लिए जोड़ता है – इस प्रक्रिया को घंटों के भीतर पूरा किया जा सकता है। समाधान: (1) राजनयिक मुहर – कोटिंग की पर्यावरणीय आर्द्रता का नियंत्रण < 60% आरएच; (2) शुद्ध चांदी को बदलने के लिए एजी-पीडी मिश्र धातु या चांदी चढ़ाना का उपयोग; (3) प्रत्यक्ष प्रवाह पूर्वाग्रह से बचने के लिए संचार संकेत डिजाइन; (4) एंटी-विस्थापन एजेंट जोड़ना (जैसे बेंजीन triazole – एजी +)। सिल्वर माइग्रेशन सैन्य और अंतरिक्ष इलेक्ट्रॉनिक्स में शून्य सहनशीलता की समस्या है।。
Q3: कार्बन नैनोकलर पेंट्स का फैलाव? CNT लंबी दूरी का अनुपात > 1000 (1-20nm व्यास,>10m लंबाई में) – विशाल वैन der Waals जो CNT को सहज पुनर्मिलन से बांधता है – सीधे रेजिन में फैल नहीं जा सकता – एक कंडक्टर नेटवर्क के बजाय एक कंडक्टर द्वीप बनाता है। प्रभावी फैलाव की आवश्यकता है: (1) एक मजबूत कतरनी (अल्ट्रासाउंड / ट्रिपल मिलिंग) के साथ CNT बीम को बदलने के लिए; (2) CNT की सतह पर फैलाव को सोखना – पुनर्मिलन को रोकने के लिए; और (3) राल के साथ सतह की कार्यक्षमता (COOH /OH फाउंडेशन) की संगतता में सुधार करने के लिए – लेकिन overfunctionalization CNT की Sp2 कार्बन संरचना को नुकसान पहुंचा सकता है – इस प्रेरक विद्युतता को कम करने के लिए। उद्योग आधारित CTT-guided पेंट आम तौर पर 103-106 बार / □ अवरुद्ध होते हैं – धातु भरने की प्रणाली (<1 / ) की तुलना में बहुत अधिक – लेकिन उनके बहुत कम प्रवेश सीमा का मतलब है कि पारदर्शी, प्रकाश और अत्यधिक सक्षम प्रवाहकीय कोटिंग्स तैयार किए जा सकते हैं – यह धातु भरने के लिए एक असंतृप्त अंतर लाभ है।。
Q4: ब्लॉक प्रदर्शन SE (dB) का इंजीनियरिंग अर्थ क्या है? SE = 20 x log10 (E0/E). SE = 20dB — 90% से 1/10 — बुनियादी व्यावसायिक वर्ग; SE = 40dB — 99% के माध्यम से 1/10 — औद्योगिक वर्ग; SE = 60dB — 99.9% के माध्यम से 1/1000 — बाधा • सैन्य इंजीनियरिंग वर्ग (MIL-STD-461); SE = 80dB — 99.99% के माध्यम से 1/10000 — अंतरिक्ष वर्ग. विभिन्न अनुप्रयोग आवश्यकताओं: इलेक्ट्रॉनिक्स 20-30dB की खपत; चिकित्सा उपकरण 40-50dB; 5G बेस स्टेशन 40-60dB; सैन्य उपकरण> 60dB। विद्युत रूप से प्रेषित पेंट्स के लिए SE को लचीले ढंग से कोटिंग के प्रकार, सामग्री और मोटाई द्वारा विनियमित किया जाता है।。
Q5: ग्राउंडिंग – शील्डिंग का दूसरा आधा क्यों? प्रवाहकीय कोटिंग्स केवल एंटेना हैं जो विद्युत चुम्बकीय तरंगों को इकट्ठा करते हैं और उन्हें धाराओं में बदल देते हैं – यदि ये संवेदी धारा प्रभावी रूप से पृथ्वी को आयात नहीं करती हैं – और कोटिंग स्वयं एक माध्यमिक विकिरण स्रोत बन जाती है – और इसके बजाय ईएमआई को मजबूत करती है। स्थानीय डिजाइन को पूरा करना चाहिए: (i) ग्राउंड-टू-ग्राउंड विद्युत प्रतिरोध 10 सेमी2 – पॉइंट-टू-पॉइंट एक्सपोज़र से उच्च प्रतिरोध से बचना; और (iii) चालकता मिलान कोटिंग्स (तांबे-बुनाई बेल्ट – कोटिंग्स की तुलना में कम प्रतिरोध – बोतलबंद नहीं बनते)। खराब ग्राउंडिंग -> 40dB से – बेहतर कोटिंग – खराब ग्राउंडिंग – सफेद रंग की मात्रा।。
Q6: प्रवाहकीय पेंट्स में ग्रेफाइट का वास्तविक प्रदर्शन? ग्रेफाइट (एकल स्पेक्ट्रम 2 कार्बन – सैद्धांतिक प्रतिरोध 10-6 सेमी स्केल) ने प्रयोगशाला में आश्चर्यजनक रूप से प्रदर्शन और औद्योगिक प्रवाहकीय रंगों में उम्मीदों के बीच एक बड़ा अंतर था। कारण: (1) परफेक्ट मोनोग्राफाइट अनिवार्य रूप से बहुपरत और कोटिंग प्रसंस्करण में दोषपूर्ण है – वास्तविक चालकता परिमाण के 2-3 आदेशों से कम हो जाती है; (2) ग्रेफाइट टैबलेट एक्सपोजर उच्च होता है – इलेक्ट्रॉनिक कूद हस्तांतरण अक्षम होता है; (3) कीमतें काफी कम हो जाती हैं (> $ 1,000 / जी → $ 10 / जी – अभी भी कार्बन ब्लैक (<$ 10 / किग्रा) से अधिक – पैसे के मूल्य में कोई वैकल्पिक लाभ नहीं है। ग्रेफाइट की वर्तमान स्थिति सह-भराई है – धातु भरने या CNT फिर से संयोजन के साथ एक छोटी राशि (0.1-1wt%) – कणों को भरने के लिए अपने उच्च मास सतह पुल का उपयोग करना – समग्र प्रवेश सीमा को कम करने के लिए – ग्रिड को बढ़ावा देने के लिए।。
Q7: प्रवाहकीय रंगों की उम्र बढ़ने – समय के साथ चालकता क्यों घटती है? उम्र बढ़ने तंत्र: (1) धातु भराव (तांबे/निकेल) की धीमी ऑक्सीकरण – unguided ऑक्सीकरण परतों की सतही पीढ़ी – धातु ऑक्सीकरण धातु सुरंग समुद्री मील – वृद्धि जोखिम प्रतिरोध; (2) गीले थर्मल वातावरण में रेजिन जिसमें वे बोना – बारीकी से उजागर भरने वाले कणों को दूर धकेलना – प्रवाहकीय सर्किट ब्रेक-ऑफ; (3) तापमान चक्र – राल के बीच धुंध और थर्मोइन्फिलेशन कारकों (CTEs) को भरने – इंटरफ़ेस तनाव संचालक नेटवर्क की पीढ़ी धीरे-धीरे ढीला। उम्र बढ़ने परीक्षण (85°C / 85% आरएच / 1000h) के त्वरण के बाद – चांदी प्रवाहकीय पेंट्स के प्रतिरोध का 200% (ऑक्सीकरण) यही कारण है कि तांबे भरने को ऑक्सीकरण के खिलाफ सुरक्षा की आवश्यकता क्यों है। विद्युत रंगों का सेवा जीवन न केवल प्रारंभिक चालकता पर निर्भर करता है – बल्कि प्रवाहकीय नेटवर्क के दीर्घकालिक पर्यावरणीय स्थिरता पर भी महत्वपूर्ण है।。
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सारांश
फायरिंग कोटिंग को पांच प्रमुख फिलिंग सिस्टम (सिल्वर – सबसे अच्छा लेकिन सबसे महंगा / तांबा – मूल्य के लिए पैसा के माध्यम से लागू किया जाता है लेकिन ऑक्सीकरण / निकल के प्रतिरोध के साथ – प्रवाहकीय + प्रवाहकीय / कार्बन नैनोप्लग्स और ग्राफीन – हल्के ट्रांसपेरेंट / यह प्रवाहकीय पॉलिमर – नरम और घुलनशील प्रसंस्करण) – प्रवेश सीमा पर इन्सुलेशन से प्रवाहकीय परिवर्तन तक – परिरक्षित प्रभावशीलता एसई को 20-60 डीबी के भीतर लचीले ढंग से डिज़ाइन किया गया है – सभी स्तरों पर ईएमआई परिरक्षण आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, इलेक्ट्रॉनिक उपभोग से सैन्य स्थान तक। स्थानीय डिजाइन परिरक्षित प्रभावशीलता का दूसरा आधा है – कंडक्टर नेटवर्क की दीर्घकालिक स्थिरता कोटिंग के सेवा जीवन को निर्धारित करती है। नए ग्राहक पत्र सामग्री ग्राहकों को मार्गदर्शन पेंट चयन, निर्माण अनुकूलन और परिरक्षण प्रदर्शन परीक्षण प्रदान करती है – कोटिंग की प्रत्येक परत एक विश्वसनीय विद्युत चुम्बकीय बाधा बन जाती है।。