چسبهای رسانای الکتریسیته
تحقیقاتی که در زمینه چسبهای رسانای الکتریسیته انجام گرفته است، نشان دهنده این است که این چسبها نسبت به فناوری سنتی اتصال لحیمی دارای مزایایی از جمله:
- دمای فراورش کمتر
- انعطاف پذیری زیاد
- عملکرد زیست محیطی بهتر
- و فرایندپذیری ساده تر دارند.
همچنین، چسبهای رسانای الکتریسیته به عنوان جایگزین بالقوه لحیمهای دارای سرب، توجه پژوهشگران را به خودجلب کرده است. معمولا چسبهای رسانای الکتریسیته از یک ماده پرکننده رسانا و یک چسب پلیمری تشکیل شده است. بعلاوه، چسبهای رسانای الکتریسیته گرمانرم یا گرماسخت هستند. چسبهای گرمانرم، عمر کاربری بی انتهایی در دمای معمولی را دارا هستند. گرماسختها تحت واکنشهای شیمیایی قرار گرفته و قادر هستند پیوندهای عرضی شیمیایی میان زنجیرهای پلیمری را تشکیل دهند.
از جمله محدودیتهای اصلی فناوری چسب رسانای الکتریسیته میتوان موارد زیر را نام برد:
- مقاومت تماسی ناپایدار میان چسب رسانا
- رسانایی کمتر
دسته اصلی چسبهای رسانای الکتریسیته :
- چسب رسانای ناهمسانگرد
- چسبرسانای هسانگرد
هر دو نوع به صورت گسترده در صنایع الکترونیک مورد استفاده قرار خواهند گرفت. علاوه براین، رزینهای گرماسخت و گرمانرم، قادرند، برای فرمول بندی های چسب رسانای همسانگرد به کار گرفته شوند. در فرمولبندی چسب رسانای همسانگرد بر پایه اپوکسی، سخت کننده های مناسب و کاتالیزور هایی نظیر ایمیدازول و آمین نوع سوم میتواند برای دستیابی به پخت سریع به کار گرفته شود.
از جمله مزیت جالب چسب رسانای همسانگرد گرمانرم می توان به قابلیت دوباره کاری آن اشاره نمود. اغلب، اکثر چسب های رسانای همسانگرد تجاری، بر اساس رزین گرماسخت خواهند بود. در برخی چسبهای رسانای همسانگرد تجاری، از عوامل پخت جامدی استفاده می گردد که در دمای عادی در رزین اپوکسی حل نمیشود.
همچنین این عوامل پخت قادرهستند در دمای بیشتر در اپوکسی حل شده (دمای پخت) و با رزین اپوکسی واکنش بدهند. مطابق قرن های متمادی در مورد دلایل الکتریسیته ساکن نظرات بی شماری ارائه گردیده است. اما تا ظهور نیمه هادیها یک تئوری جامع و قابل قبول در این زمینه وجود نداشته است و با کشف نیمه هادی یک تئوری قابل پذیرش ارائه گردید.
تمایل اجسام به تولید الکتریسیته ساکن به چه صورت کاهش می یابد؟
ازآنجاییکه الکتریسیته ساکن یک پدیده ی سطحی می باشد بنابراین می توان پی برد که کاهش سطح تماس بین اجسامی که پس از تماس از هم جدا می شوند، موجب کاهش بارساکن در آنها خواهد شد. از راههای دیگر برای کاهش الکتریسیته ساکن افزایش سطح رطوبت است که اثر ضد استاتیکی را داراست. بعلاوه، می توان یک سطح عایق تمیز را در رطوبت صفر توسط مالش با ماده مناسب باردار کرد و برای مقدار مالش مناسب یا چگالی بار مشخصی وجود دارد.
در رطوبت صفر مکانهای ذاتی برای اقامت بارها وجود دارد. وقتی که رطوبت افزایش پیدا کند مولکولهای آب بر روی سطح جا بجا می شوند و بعنوان مکانهای اضافی عمل میکنند. بنابراین با رطوبت کم چگالی بار دوباره افزایش مییابد. این فرآیند تاوقتی ادامه دارد که لایه آب بر روی سطح به وجود آید که در این صورت، هدایت سطح با افزایش رطوبت افزایش می یابد.
همچنین، رطوبت به تنهایی قادر به کنترل الکتریسیته ساکن نمی باشد و خطرالکتریسیته ساکن تولید شده از مایعات نارسانا مثل:
- تولوئن
- هگزان
- هپتان
- زایلن و دیگر حلاهای غیر قطبی میتواند با افزایش هدایت الکتریکی به صورت فزاینده ای کاهش پیدا کند.
علاوه براین، هدایت الکتریکی یا عایق را می توان از طریق افزودنی ضد استاتیک افزایش دهیم. افزودنیهای ضد الکتریسیته ساکن خوبست بدانیم، استفاده از افزودنی های ضد الکتریسیته ساکن موجب افزایش ایمنی سوخت می گردد. بعلاوه، موجب مزیت های تجاری هم خواهد شد. همچنین، در حضورافزودنی، نرخ پمپ کردن چندبرابر افزایش خواهد یافت.
مواد در برابر الکتریسیته ساکن چگونه رفتار می کنند؟
- مواد ضدجرقه
- مواد هادی
- مواد عایق
- مواد تلف کننده بارساکن
- الکتریسیته ساکن در سوخت
ایجاد الکتریسیته ساکن در سیالات به نظر مسئله کم اهمیت و ساده نشان می دهد، اما با گزارش شدن موارد متنوع آتش سوزی و انفجار در تانکرهای حامل سوختهای مایع در سرتاسر جهان، با وجود دارا بودن زنجیر اتصال به زمین اهمیت پرداختن به این موضوع آشکارگردیده است.
ایجاد الکتریسیته ساکن در سوختهای مایع هرگاه اصطکاکی بین دو جسم در حال حرکت وجود داشته باشد بارهای الکترواستاتیکی ایجادمی شوند. بعلاوه، تولید بار در سامانه مایعات در مقیاس مولکولی و در سطح دو ماده نامشابه تولید می شود. در نتیجه الکتریسیته ساکن در هر سیال در حال حرکت اتفاق می افتد.
تولید بارهای الکترواستاتیکی در مایعات روشهای به صورت زیر را داراست:
سرعت زیاد مایعات، بارگیری مایعات در مخازن، عبور مایعات از فیلترها یا ساختارهای دیگری که دارای حفر های ریز هستند، اصطحکاکی که بوسیله جریان مایع در لوله به وجود می آید.
سیستم اتصال به زمین و اتصال به همدیگر از تجهیزاتی که الزاما به زمین متصل می شود شامل:
- تانک ها
- لوله ها
- پمپها
- فلنج ها و دیگر اتصالات خواهد بود.
بعلاوه، اتصال به زمین برای یکسان کردن اختلاف پتانسیل میان اجسام و زمین مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین، بین اجسام دارای پتانسیل یکسان تخلیه الکترو استاتیکی نیست. در طول سوختگیری هواپیما جایی که سیمی به کامیون سوخت و هواپیما متصل است این اتصال برای کم کردن اختلاف پتانسیل دوجسم رسانا استفاد می گردد حتی زمانی که به زمین متصل نیستند. نتیجتاٌ، جرقه ای میان آنها اتفاق نمی افتد چونکه هردو پتانسیل یکسانی دارند.
ولی اگر واحد به زمین متصل نباشد (هم هواپیما هم کامیون سوخت لاستیک های نارسانا دارند و نسبت به زمین ایزوله می باشند) ممکن است همان پتانسیل زمین را نداشته با شد در نتیجه امکان جرقه میان واحدها و زمین هست. شیوه های بهبود رسانایی اغلب، رسانایی الکتریکی از بین ماتریس دو فاز فلز- پلیمر با نفوذ در طول زنجیر ذرات پرکننده رخ می دهد، ولی نتیجه گیری کلی درباره ساز و کار رسانایی بین ذرات، نیست. بعلاوه، در مقایسه با لحیم های فلزی، چسب های رسانای همسانگرد رسانایی کمتری داشته و در صنعت الکترونیک، احتیاج به بهبود بخشیدن رسانش الکتریکی آنها حس می گردد.
جدول1. مقایسه مزایا و معایب ماتریس های پلیمری چسب های رسانای همسانگرد
جایگزینی همزمان روان کننده روی پولک های نقره بعد از تماس مستقیم، مقاومت به جای رسانایی ذاتی مواد پرکننده، با سطح تماس تعیین می گردد. همچنین پولک های نقره با روان کننده استئاریک اسید، به شکل وسیعی به عنوان پرکننده های رسانا در بیشتر فرمول بندی چسب های رسانای همسانگرد استفاده می گردند. علاوه براین، این لایه روان کننده آلی قادرست بر گرانروی سریش چسب رسانا اثر گذاربوده و مانع از کلوخه شدن پولک های نقره شود.
نانو لوله های کربنی چیست؟
خوبست بدانیم، مزیت واقعی نانولوله های کربنی در مقایسه با دیگر پرکننده های رسانا، رسانایی عالی الکتریکی، ابعاد نانو می باشد.
از مشخصه نانولوله های کربنی مقدار آستانه نفوذ الکتریکی بسیار کم می باشد که در سامانه های نانولوله های کربنی-پلیمر به علت اثر تونل زنی و اثر جهشی بین نانولوله های کربنی می تواند کاهش یابد.
بعضی پژوهشگران، رفتار گرانروکشسان دینامیکی پراکندگی نانولوله های کربنی را در الگوی خطی بررسی کرده و نشان داده اند که شبکه ای فیزیکی به نام نفوذ رئولوژیکی، شکل می گیرد. درواقع، گرانروی غیرخطی پراکندگی های نانولوله های کربنی در پی شپلیمرهای اپوکسی در جریان های پیوسته به ندرت بررسی گردیده است.
درتحقیقات اخیر، افزون بر نانولوله های کربنی، نانوسیم های نقره به فرمول بندی چسب های رسانای همسانگرد اضافه شدند تا رسانش الکتریکی را بهبود دهند. بعلاوه، پرکننده های یک بعدی از جمله نانولوله های کربنی، تماس میان پرکننده های رسانا را بهبود بخشیده موجب ایجاد شبکه رسانای سه بعدی می شوند. این بهبودی تماس میان پرکننده های رسانا، قبل از آستانه نفوذ مهمتر می باشد. ولی هنگامی که بارگذاری پرکننده نقره به آستانه نفوذ رسید، بهبودی بیشتری در رسانش الکتریکی مشاهده نمی گردد.
اندازه گیری الکتریسیته ساکن چه روشهایی دارد؟
- سنجش هدایت الکتریکی
- میدان سنج
تعریف میدان سنج
میدان سنج، میدان الکتروستاتیکی اجسام را بر حسب پلات یا کیلو ولت اندازه گیری می نماید.
تعریف سنجش هدایت الکتریکی
اگرهدایت الکتریکی مایعات پایین با شد الکتریسیته ساکن درون مایع تجمع پیدا میکند. پس برای اینکه بدانید که آیا الکتریسیته ساکن درون مایعی تجمع پیدا میکند یا نه باید هدایت الکتریکی آن را دانست. برای اندازه گیری هدایت الکتریکی مایعات از دستگا های مختلفی استفاد می گردد.
