Механизм проводимости графеновых композитных материалов
Графен представляет собой двумерный материал, состоящий из атомов углерода и обладающий чрезвычайно высокой электропроводностью, теплопроводностью и механической прочностью. Проводящие композиционные материалы можно получить путем диспергирования графена в полимерной матрице. Когда добавленное количество графена достигает критического значения (порога перколяции), внутри материала образуется проводящая сеть, позволяющая первоначально изолирующему полимеру обрести проводящие способности. Объемное сопротивление графеновых композитных материалов можно регулировать в диапазоне 10²–10⁶ Ом·см для удовлетворения проводящих потребностей в различных сценариях применения. По сравнению с традиционным наполнителем из углеродного волокна или сажи графен может достичь тех же проводящих свойств при меньшем количестве добавок и оказывает меньшее влияние на механические свойства подложки.
Технология получения проводящих материалов для 3D-печати
Приготовление графеновых проводящих композиционных материалов требует решения двух основных задач: дисперсии графена и межфазного соединения. Между листами графена действуют сильные силы Ван-дер-Ваальса, и их легко агрегировать. Для достижения однородной дисперсии требуется ультразвуковое диспергирование, модификация поверхности или механическое срезание. При выборе полимерной матрицы необходимо учитывать совместимость с графеном. Обычно используемые матрицы включают PLA, ABS, TPU и нейлон. Двухшнековая экструзия является наиболее часто используемым процессом подготовки композитного материала и позволяет добиться равномерного диспергирования графена в больших масштабах производства. После подготовки материала необходимо провести испытание на сопротивление и механические свойства, чтобы обеспечить стабильные характеристики материала.
Точки процесса FDM-печати проводящих деталей
FDM-печать проводящих композитных материалов требует внимания к множеству параметров процесса. Рекомендуется температура печати на 10-20°C выше, чем у основного материала, для улучшения растекания и межслоевого соединения. Скорость печати контролируется на уровне 30-50 мм/с. Слишком высокая скорость приведет к разрыву проводящей сети. Высота слоя устанавливается на уровне 50-75% диаметра сопла для обеспечения полного контакта между слоями. Плотность заполнения оказывает существенное влияние на проводящие характеристики. 100% заполнение может обеспечить наилучшую проводимость, но низкую плотность печати можно компенсировать за счет оптимизации конструкции. Направление печати также влияет на проводимость: проводимость вдоль направления печати лучше, чем перпендикулярно ему.
Типичные сценарии применения проводящих функциональных частей
Проводящие 3D-печатные детали широко используются в области электроники, датчиков и электромагнитного экранирования. В области электронных компонентов он используется для изготовления индивидуальных электродов, подложек схем и крышек для защиты от электромагнитных помех. В области датчиков он используется в датчиках деформации, датчиках давления и биоэлектродах. В области рассеивания статического электричества он используется в антистатических лотках, электростатических шкафах и ковриках для рабочих столов. В области гибкой электроники он используется для электродов носимых устройств и гибких соединителей цепей. Каждый сценарий применения имеет разные требования к проводящим характеристикам, и целевые характеристики должны быть достигнуты за счет выбора материала и оптимизации процесса.
Проверка производительности и обеспечение качества
Проверка производительности проводящих печатных деталей должна охватывать как электрические, так и механические аспекты. Тестирование электрических характеристик включает в себя тестирование объемного удельного сопротивления, поверхностного сопротивления и кондуктивной стабильности. Испытания механических свойств включают испытания на прочность на растяжение, прочность на изгиб и ударную вязкость. Испытания на старение под воздействием окружающей среды оценивают изменения характеристик материала при воздействии тепла, влаги, солевого тумана и ультрафиолетового излучения. Тестирование контактного сопротивления оценивает надежность соединения проводящего электрода с внешней цепью. Проверка целостности партии обеспечивает стабильность качества продукции.
Отправьте модель, чертёж, изображение или письменные заметки. Инженеры подберут материал, технологию, отделку и доставку в зависимости от реального применения.