פולימרים וחומרי פלסטיק מוליכים חשמל וחום

 

פולימרים וחומרים פלסטיים הינם בדרך כלל מבודדים חשמלית, אלא אם כן מוסיפים מלאנים (fillers) מוליכים בריכוז מספיק גבוה כדי להפכם לפולימרים מוליכים. פולימרים גם ידועים כמבודדים תרמיים טובים.


הוספת מלאן מוליך כגון אבקת מתכת (אלומיניום, נחושת, כסף ועוד) ופיח מוליך מעל "סף הפרקולציה" percolation threshold (הריכוז המינימאלי הנדרש לקבלת מוליכות) מאפשר קבלת חומר פלסטיק מוליך חשמל.


סף הפרקולציה תלוי בגודל החלקיקים המוליכים, צורתם, המוליכות שלהם, וכן רמת הפזור שלהם בתווך הפולימרי. לרוב ניתן להגיע להרכב מוליך עם 5-15% מלאן. במקביל, הוספת מלאנים מוליכים מניבה פולימר מוליך חום או בעל מוליכות תרמית מוגברת.
מלאנים ננומטריים כגון ננו-צינוריות פחמן וגרפן, מאפשרים להוריד את סף הפרקולציה לאחוז בודד ואף פחות, תוך שמירה על צמיגות נמוכה ויכולת עבידות טובה של הפלסטיק המוליך.


מרכז הפלסטיקה והגומי מתמחה בתרכוב פולימרים לקבלת מוליכות חשמלית גבוהה בריכוזים נמוכים של מלאן. מחקרים שבוצעו במרכז מראים כי ע"י שילוב ננו-חלקיקים מוליכים בתערובות פולימריות בלתי מסיסות, ניתן להגיע לספי פרקולציה נמוכים מ- 1%. את ההרכבים ניתן לעבד ליריעות דקות, לוחות, חוטים, או פתיתים להזרקה.


עולם ההדפסה התלת מימדית (3DP) זקוק לחומרים custom made, גם בתחום זה הצטבר ניסיון בפיתוח הרכבים taylor made לפי דרישות חשמליות, תרמיות ואחרות, ויוצרו חוטים מוליכים לתהליכי FDM.


המרכז מצויד בציוד מעבדתי וחצי-חרושתי משוכלל לעיבוד התערובות ואפיון פיסיקלי, ראולוגי, תרמי ומכני, אופטימיזציה של התהליכים ומעבר מפיתוח לייצור תוך גמלון (scale-up) לפי דרישות התעשייה.


דוגמאות ליישומים רלוונטיים שונים עם פולימרים מוליכים:

 

אמנם רוב הפולימרים מבודדים חשמלית, אולם ישנם פולימרים בעלי יכולת הולכה עצמית (intrinsically conductive polymers) כדוגמת polypyrrole, polythiophene ונגזרות כגון PEDOT. פולימרים אלה מתאימים ליישומים כגון LED, LCD, ציפויים, חיישנים ומגברים אופטיים.

למידע נוסף על מרכז הפלסטיקה והגומי לישראל

תהליך הנדסת פולימר פלסטיק

חומרים פולימרים | מוצרי פלסטיק רפואיים | פלסטיק מתכלה | פולימריזציה | תכנון ופיתוח מוצרי פלסטיק וגומי | פולימרים וחומרי פלסטיק מוליכים | חומרים מרוכבים