Introduktion til ledende gummi

1. Oversigt overledende gummi

1.1 Definition og karakteristika

Ledende gummi er et specielt gummimateriale med høj elektrisk ledningsevne. Ved at tilføje ledende fyldstoffer (såsom carbon black, metalpulver osv.) i gummimatrixen har hele kompositmaterialet god ledningsevne.

Sammenlignet med almindeligt gummi kan ledende gummi prale af følgende exceptionelle kvaliteter:

• Besidder fremragende ledende egenskaber. Volumenresistiviteten er i stand til at nå 10-3-10-6 Ω·cm, hvilket er tilstrækkeligt til en lang række ledende applikationer.
• Det bevarer gummiets overlegne mekaniske kvaliteter, herunder dets trækstyrke, fleksibilitet og slidstyrke.
• Det kan med succes blokere elektromagnetisk stråling og har en fremragende elektromagnetisk afskærmningseffekt.
• Antistatisk: forhindrer statisk energi i at opbygge og eksplodere.
• Fleksibel fremstillingsprocedure, der er enkel at forme og producere.
• Omkostningerne er forholdsvis små og passende til omfattende anvendelser.

1.2 Hovedkomponenter

1. Gummimatrix: silikone, nitril, naturgummi og så videre.
2. Carbon black, ledende fibre, metalpulver (kobber, aluminium, sølv osv.) osv. er eksempler på ledende fyldstof.
3. Yderligere støttematerialer: blødgører, tværbindingsmiddel, vulkaniseringsmiddel osv.

For at tilfredsstille forskellige anvendelseskrav kan flere varianter af ledende gummi fremstilles ved at variere typerne og mængderne af materialerne anført ovenfor.

1.3 Fremstillingsproces

• Blanding: Kombiner det ledende fyldstof, gummimatrix og eventuelle hjælpekomponenter grundigt.
• Støbning er processen med at presse eller ekstrudere en blanding til former som plader, profiler osv.
• Vulkanisering: For at forbedre de mekaniske kvaliteter gennemgår de støbte stykker højtemperaturvulkanisering og tværbinding.
• Efterbehandling: Ad hoc sekundær bearbejdning, såsom limning, skæring osv.

2. Klassificering af ledende gummi

2.1 Klassificering efter ledende mekanisme

2.1.1 Type af indre ledningsevne

Når overlegne ledende polymeringredienser er direkte inkorporeret i gummimatrixen, er resultatet ledende gummi, der er iboende ledende. Denne klasse af materiale, som omfatter ledende polymerer som polyphenylen og polypyrrol, har en høj iboende ledningsevne. Ved hjælp af konjugeret bindingselektronspringende ledning er de i stand til at opnå strømstrømmen.

Selvom denne form for ledende gummi har stærk antistatisk og høj elektrisk ledningsevne, er dens mekaniske kvaliteter underordnede, og dens anvendelse er begrænset.

2.1.2 Dopingledningsevnetype

Doteret ledende gummi fremstilles ved at inkorporere ledende fyldstoffer i gummimatrixen og udnytte fyldstoffernes ledende egenskaber til at gøre hele kompositmaterialet ledningsevne. Ledende fyldstoffer, herunder ledende fibre, metalpulver og kønrøg, anvendes ofte.

Denne slags ledende gummi har en høj elektrisk ledningsevne, overlegen kontrollerbarhed og gummiets store mekaniske kvaliteter. Denne form for ledende gummi er den mest anvendte.

2.1.3 Blandet konduktivitetstype

Et ledende gummi med blandet ledningsevne blander doterede og iboende ledningsevnetyper.

Det drager fordel af den overlegne ledningsevne af naturligt ledende polymerer og forbedrer den samlede ledningsevne med tilsætning af ledende fyldstoffer. Denne form for ledende gummi fungerer overordnet set usædvanligt godt og tilbyder fordelene ved både indre og doterede ledningsevner.

Anvendelsen er begrænset, omkostningerne er dyre, og produktionsprocessen er kompliceret.

2.2 Klassificering efter fyldstof

2.2.1 Kulstoffyldt type

Carbon black, kulfiber, grafit og andre kulholdige materialer bruges som ledende fyldstoffer i kulstofbaseret fyldt ledende gummi. Denne form for fyldstof er billig, enkel at kombinere og fordele og ikke-ætsende for gummimatrixen.

Produkter som ledende kulfibergummi og ledende kulsort gummi er eksempler. Selvom denne form for ledende gummi er billig og ideel til anvendelse i stor skala, er dens ledende egenskaber ofte underordnede.

2.2.2 Metalfyldt type

Metalpulver (såsom kobber, aluminium, sølv osv.) bruges som ledende fyldstof i metalfyldt ledende gummi. Fremragende elektrisk ledningsevne er et træk ved metalmaterialer, som kan øge den samlede elektriske ledningsevne betydeligt.

Selvom prisen på denne form for ledende gummi er dyr, og gummimatricen hurtigt korroderes, tilbyder den stor elektrisk ledningsevne. Ledende kobberpulvergummi, ledende sølvpulvergummi og andre lignende genstande er typiske.

2.2.3 Andre fyldtyper

En lille procentdel af ledende gummier inkluderer også alternative ledende fyldstoffer, såsom ledende keramisk pulver, ledende fibre osv., foruden fyldstoffer baseret på metal og kulstof.

Hver af disse fyldstoffer har unikke egenskaber, og du kan vælge den, der bedst passer til kravene til netop din anvendelse. Men generelt er der ikke meget plads til anvendelse.

3. Egenskaber af ledende gummi

3.1 Ledende egenskaber

Den vigtigste ydeevnemåling for ledende gummi er ledningsevne. Følgende egenskaber repræsenterer for det meste ledningsevne:

• Volumenresistivitet kan tilfredsstille behovene for de fleste ledende applikationer; den er typisk i området 10-3-10-6 Ω·cm.
• Overflademodstand: Normalt mindre end 106 Ω, kan det med held stoppe statisk elektricitet i at opbygge.
• Effekt af afskærmning: Den har evnen til at afbøje elektromagnetisk stråling effektivt med en 20-60 dB afskærmningseffekt.
• Ledningsstabilitet: Den ledende ydelse varierer lidt med variationer i den omgivende temperatur og luftfugtighed.
• Arten og koncentrationen af ​​det ledende fyldstof og gummimatrix, der vælges, bestemmer kvaliteten af ​​den elektriske ledningsevne.

Ledende gummi kan fremstilles for at passe til en række anvendelseskrav ved at forfine opskriften og fremstillingsproceduren.

3.2 Mekaniske egenskaber

• Ledende gummi har fremragende mekaniske kvaliteter og stor elektrisk ledningsevne.
• Trækstyrke: typisk mellem 2 og 10 MPa, hvilket opfylder krav til almindelig procesfremstilling og anvendelse.
• Forlængelse: Normalt 100-500%, med stærk deformationsevne og fleksibilitet.
• Hårdhed: Variabel baseret på applikationens behov; falder typisk mellem 30 og 90 Shore A.
• Slidstyrke: Overlegen i forhold til almindelig gummi, velegnet til situationer, hvor slidstyrke er nødvendig.

Hemmeligheden bag at garantere de mekaniske egenskaber af ledende gummi er at opretholde rimelig kontrol over formlen og processen.

3.3 Miljøtilpasningsevne

1. I modsætning til almindelig gummi skal ledende gummi opfylde visse miljøtilpasningsstandarder.
2. Modstandsdygtighed over for høje og lave temperaturer: Den kan ofte tåle temperaturer mellem -40 og 150 grader , og nogle unikke genstande har evnen til at overstige 60200 grader .
3. Kemisk korrosionsbestandighed: Det er modstandsdygtigt over for flere stoffer, herunder olier, syrer og baser.
4. Vejrbestandighed: Evnen til at modstå aldring forårsaget af ozon, UV-stråling og andre elementer.
5. Brandhæmmende egenskaber: Egenskaberne af et tilsætningsstof, såsom et flammehæmmer, kan forbedres.

4.Anvendelsesområder af ledende gummi

4.1 Elektronisk og elektrisk industri

Ledende gummi er den mest udbredte i den elektroniske og elektriske industri, hovedsagelig brugt til:

Elektromagnetisk afskærmning
Elektrostatisk udladning
Ledende forbindelse
Berøringskontakt osv.

såsom berøringsknapper, jordingspakninger, ledende tætninger og lignende i elektroniske enheder som computere, tv'er og mobiltelefoner.

4.2 Militære og rumfartsfelter

Følgende er nogle væsentlige anvendelser af ledende gummi i rumfarts- og forsvarsindustrien:

Elektromagnetisk afskærmning til radar og kommunikationsudstyr
Elektrostatisk afladning og beskyttelse mod lynnedslag
Rumfartøjers sæler mv.

Det kan opfylde de krævende standarder inden for rumfarts- og militærindustrien for miljøtilpasningsevne og ydeevnepålidelighed.

4.3 Medicin- og sundhedsindustrien

Ledende gummi er meget udbredt inden for medicinske og sundhedsmæssige områder, hovedsageligt til:

Statisk elektricitetsbeskyttelse til medicinsk udstyr
Ledende gulvmåtter på operationsstuer
Ledende dele af genoptræningsudstyr mv.

Det bruges ofte i medicinsk udstyr og rehabiliteringsudstyr på grund af dets stærke biokompatibilitet og rengøringsevne.

4.4 Andre områder

Ud over de vigtigste applikationer nævnt ovenfor er ledende gummi også meget udbredt i:

Ledende jording af strømudstyr
Elektrostatisk afladning og EMC-beskyttelse i bilindustrien
Ledende gulvbelægning i bygningsindretningsbranchen mv.

5. Udviklingstendens af ledende gummi

5.1 Påføring af nye fyldstoffer

Nye ledende fyldstoffer som grafen, kulstofnanorør, ledende polymerer osv. overtager gradvist stedet for traditionelle som metalpulver, kønrøg osv. Disse nye fyldstoffer kan yderligere forbedre ydeevnen af ​​ledende gummi, da de har forbedret mekanisk, elektrisk, og miljøtilpasningsevne.

5.2 Design af sammensatte konstruktioner

De strenge applikationsindstillinger i dag kan ikke længere tilfredsstilles med et enkelt ledende fyldstof, og der har været et skift i retning af sammensætning af adskillige fyldstoffer. For eksempel kan den kombinerede brug af carbon nanorør, carbon black, grafen og metalpulver fuldt ud udnytte fordelene ved forskellige fyldstoffer og skabe mere effektiv ledende gummi.

5.3 Funktionel integrationstendens

Vejen til ledende gummiudvikling går mod multifunktionel integration. Ud over dens exceptionelle ledningsevne besidder den også yderligere egenskaber, herunder selvhelbredende, afskærmning og bølgeabsorption. De indviklede krav til moderne elektronisk udstyr kan bedre opfyldes ved denne type funktionel integration.

5.4 Forbedring af miljøpræstationer

Ledende gummi udvikler sig i retning af miljøbeskyttelse og nedbrydelighed i takt med den voksende bevidsthed om miljøbeskyttelse. Fremtidige udviklinger inden for ledende gummi vil sandsynligvis fokusere stærkt på at forbedre produkternes genanvendelighed gennem brug af miljøvenlige råvarer og fremstillingsteknikker.