प्रवाहकीय कार्यात्मक भागों की छपाई में ग्राफीन प्रबलित मिश्रित सामग्री का अनुप्रयोग

ग्रेफीन मिश्रित सामग्री का संचालन तंत्र

ग्राफीन कार्बन परमाणुओं से बनी एक द्वि-आयामी सामग्री है और इसमें अत्यधिक उच्च विद्युत चालकता, तापीय चालकता और यांत्रिक शक्ति होती है। ग्राफीन को पॉलिमर मैट्रिक्स में फैलाकर प्रवाहकीय मिश्रित सामग्री तैयार की जा सकती है। जब ग्राफीन की अतिरिक्त मात्रा एक महत्वपूर्ण मूल्य (परकोलेशन थ्रेशोल्ड) तक पहुंच जाती है, तो सामग्री के अंदर एक प्रवाहकीय नेटवर्क बनता है, जो मूल रूप से इन्सुलेट पॉलिमर को प्रवाहकीय क्षमता प्राप्त करने की अनुमति देता है। विभिन्न अनुप्रयोग परिदृश्यों की प्रवाहकीय आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए ग्राफीन मिश्रित सामग्रियों की मात्रा प्रतिरोधकता को 10²-10⁶ Ω·cm की सीमा के भीतर समायोजित किया जा सकता है। पारंपरिक कार्बन फाइबर या कार्बन ब्लैक फिलिंग की तुलना में, ग्राफीन कम अतिरिक्त मात्रा में समान प्रवाहकीय गुण प्राप्त कर सकता है और सब्सट्रेट के यांत्रिक गुणों पर कम प्रभाव डालता है।

प्रवाहकीय 3डी प्रिंटिंग सामग्री की तैयारी तकनीक

ग्राफीन प्रवाहकीय मिश्रित सामग्री की तैयारी के लिए दो प्रमुख समस्याओं को हल करने की आवश्यकता होती है: ग्राफीन फैलाव और इंटरफ़ेस बॉन्डिंग। ग्राफीन शीटों के बीच मजबूत वैन डेर वाल्स बल होते हैं और उन्हें एकत्रित करना आसान होता है। एक समान फैलाव प्राप्त करने के लिए अल्ट्रासोनिक फैलाव, सतह संशोधन या यांत्रिक कतरनी की आवश्यकता होती है। पॉलिमर मैट्रिक्स की पसंद को ग्राफीन के साथ संगतता पर विचार करने की आवश्यकता है। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले मैट्रिसेस में पीएलए, एबीएस, टीपीयू और नायलॉन शामिल हैं। ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूज़न सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली मिश्रित सामग्री तैयार करने की प्रक्रिया है और बड़े उत्पादन पैमाने पर ग्राफीन का एक समान फैलाव प्राप्त कर सकती है। सामग्री तैयार करने के बाद, स्थिर सामग्री प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए प्रतिरोधकता परीक्षण और यांत्रिक संपत्ति परीक्षण की आवश्यकता होती है।

प्रवाहकीय भागों की एफडीएम प्रिंटिंग के प्रक्रिया बिंदु

प्रवाहकीय मिश्रित सामग्रियों की एफडीएम प्रिंटिंग के लिए कई प्रक्रिया मापदंडों पर ध्यान देने की आवश्यकता होती है। प्रवाह और इंटरलेयर बॉन्डिंग में सुधार के लिए मुद्रण तापमान को आधार सामग्री से 10-20 डिग्री सेल्सियस अधिक रखने की सिफारिश की जाती है। मुद्रण गति 30-50mm/s पर नियंत्रित होती है। बहुत तेज़ गति के कारण प्रवाहकीय नेटवर्क बंद हो जाएगा। परतों के बीच पूर्ण संपर्क सुनिश्चित करने के लिए परत की ऊंचाई नोजल व्यास के 50-75% पर सेट की गई है। भराव घनत्व का प्रवाहकीय प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। 100% भरने से सर्वोत्तम चालकता प्राप्त हो सकती है, लेकिन डिज़ाइन अनुकूलन के माध्यम से कम-घनत्व मुद्रण की भरपाई की जा सकती है। प्रिंट दिशा भी चालकता को प्रभावित करती है, प्रिंट दिशा के साथ चालकता उसके लंबवत से बेहतर होती है।

प्रवाहकीय कार्यात्मक भागों के विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

प्रवाहकीय 3डी मुद्रित भागों का व्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक्स, सेंसिंग और विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण के क्षेत्र में उपयोग किया जाता है। इलेक्ट्रॉनिक घटकों के क्षेत्र में, इसका उपयोग अनुकूलित इलेक्ट्रोड, सर्किट सब्सट्रेट और ईएमआई परिरक्षण कवर के लिए किया जाता है। सेंसर के क्षेत्र में इसका उपयोग स्ट्रेन सेंसर, प्रेशर सेंसर और बायोइलेक्ट्रोड में किया जाता है। स्थैतिक अपव्यय के क्षेत्र में, इसका उपयोग एंटी-स्टैटिक ट्रे, ईएसडी सुरक्षित बाड़ों और कार्यक्षेत्र मैट में किया जाता है। लचीले इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में, इसका उपयोग पहनने योग्य डिवाइस इलेक्ट्रोड और लचीले सर्किट कनेक्टर के लिए किया जाता है। प्रत्येक एप्लिकेशन परिदृश्य में प्रवाहकीय प्रदर्शन के लिए अलग-अलग आवश्यकताएं होती हैं, और लक्ष्य प्रदर्शन को सामग्री चयन और प्रक्रिया अनुकूलन के माध्यम से प्राप्त करने की आवश्यकता होती है।

प्रदर्शन परीक्षण और गुणवत्ता आश्वासन

प्रवाहकीय मुद्रित भागों के प्रदर्शन परीक्षण में विद्युत और यांत्रिक दोनों पहलुओं को शामिल करने की आवश्यकता होती है। विद्युत प्रदर्शन परीक्षण में वॉल्यूम प्रतिरोधकता, सतह प्रतिरोधकता और प्रवाहकीय स्थिरता परीक्षण शामिल हैं। यांत्रिक संपत्ति परीक्षण में तन्य शक्ति, लचीली शक्ति और प्रभाव शक्ति परीक्षण शामिल हैं। पर्यावरणीय उम्र बढ़ने का परीक्षण गर्मी, नमी, नमक स्प्रे और यूवी वातावरण के संपर्क में आने पर सामग्री के प्रदर्शन में बदलाव का मूल्यांकन करता है। संपर्क प्रतिरोध परीक्षण एक प्रवाहकीय इलेक्ट्रोड के बाहरी सर्किट से कनेक्शन की विश्वसनीयता का मूल्यांकन करता है। बैच स्थिरता निरीक्षण उत्पादन गुणवत्ता की स्थिरता सुनिश्चित करता है।