Geleidingsmechanisme van grafeencomposietmaterialen
Grafeen is een tweedimensionaal materiaal dat bestaat uit koolstofatomen en heeft een extreem hoge elektrische geleidbaarheid, thermische geleidbaarheid en mechanische sterkte. Geleidende composietmaterialen kunnen worden bereid door grafeen in een polymeermatrix te dispergeren. Wanneer de toegevoegde hoeveelheid grafeen een kritische waarde bereikt (percolatiedrempel), wordt er een geleidend netwerk gevormd in het materiaal, waardoor het oorspronkelijk isolerende polymeer geleidende eigenschappen krijgt. De volumeweerstand van grafeencomposietmaterialen kan worden aangepast binnen het bereik van 10²-10⁶ Ω · cm om te voldoen aan de geleidende behoeften van verschillende toepassingsscenario's. Vergeleken met traditionele koolstofvezel- of roetvulling kan grafeen dezelfde geleidende eigenschappen bereiken bij een lagere toevoegingshoeveelheid en heeft het minder invloed op de mechanische eigenschappen van het substraat.
Voorbereidingstechnologie van geleidende 3D-printmaterialen
Voor de bereiding van grafeengeleidende composietmaterialen moeten twee grote problemen worden opgelost: grafeendispersie en grensvlakbinding. Er zijn sterke van der Waals-krachten tussen grafeenplaten en deze zijn gemakkelijk te aggregeren. Ultrasone dispersie, oppervlaktemodificatie of mechanische afschuiving zijn vereist om een uniforme dispersie te bereiken. Bij de keuze van de polymeermatrix moet rekening worden gehouden met de compatibiliteit met grafeen. Veelgebruikte matrices zijn PLA, ABS, TPU en nylon. Extrusie met dubbele schroef is het meest gebruikte bereidingsproces voor composietmateriaal en kan een uniforme verspreiding van grafeen op grote productieschalen bereiken. Na de materiaalvoorbereiding zijn weerstandstests en testen van mechanische eigenschappen vereist om stabiele materiaalprestaties te garanderen.
Procespunten van FDM-printen van geleidende onderdelen
FDM-printen van geleidende composietmaterialen vereist aandacht voor meerdere procesparameters. Er wordt aanbevolen dat de printtemperatuur 10-20°C hoger is dan die van het basismateriaal om de vloei en de hechting tussen de lagen te verbeteren. De afdruksnelheid wordt geregeld op 30-50 mm/s. Een te hoge snelheid zal ervoor zorgen dat het geleidende netwerk discontinu is. De laaghoogte is ingesteld op 50-75% van de spuitmonddiameter om volledig contact tussen de lagen te garanderen. De vuldichtheid heeft een aanzienlijke invloed op de geleidende prestaties. Met 100% vulling kan de beste geleidbaarheid worden bereikt, maar printen met een lage dichtheid kan worden gecompenseerd door ontwerpoptimalisatie. De printrichting heeft ook invloed op de geleidbaarheid, waarbij de geleidbaarheid langs de printrichting beter is dan loodrecht daarop.
Typische toepassingsscenario's van geleidende functionele onderdelen
Geleidende 3D-geprinte onderdelen worden veel gebruikt op het gebied van elektronica, detectie en elektromagnetische afscherming. Op het gebied van elektronische componenten wordt het gebruikt voor op maat gemaakte elektroden, circuitsubstraten en EMI-afschermingsafdekkingen. Op het gebied van sensoren wordt het gebruikt in reksensoren, druksensoren en bio-elektroden. Op het gebied van statische dissipatie wordt het toegepast in antistatische bakken, ESD-veilige behuizingen en werkbankmatten. Op het gebied van flexibele elektronica wordt het gebruikt voor draagbare apparaatelektroden en flexibele circuitconnectoren. Elk toepassingsscenario stelt andere eisen aan de geleidingsprestaties, en de beoogde prestaties moeten worden bereikt door middel van materiaalkeuze en procesoptimalisatie.
Prestatietesten en kwaliteitsborging
Het prestatietesten van geleidende gedrukte onderdelen moet zowel elektrische als mechanische aspecten omvatten. Het testen van elektrische prestaties omvat het testen van volumeweerstand, oppervlakteweerstand en geleidingsstabiliteit. Het testen van mechanische eigenschappen omvat het testen van treksterkte, buigsterkte en slagsterkte. Omgevingsverouderingstests evalueren veranderingen in de materiaalprestaties bij blootstelling aan hitte, vocht, zoutnevel en UV-omgevingen. Contactweerstandstesten evalueren de betrouwbaarheid van de verbinding van een geleidende elektrode met een extern circuit. Batchconsistentie-inspectie garandeert de stabiliteit van de productiekwaliteit.
Dien een model, tekening, afbeelding of schriftelijke notities in. Ingenieurs beoordelen materiaal, proces, afwerking en levering op basis van daadwerkelijk gebruik.