همانگونه که در بخش اول نوشتار ذکر شد، با توجه به پیشرفت بسیار سریع در حوزه صنایع الکترونیک نیاز به مواد با عملکرد مناسب سرعت بیشتری یافته است. نقش پلییورتان در این صنعت و برخی از کاربردهای آن در بخش اول به اختصار توضیح داده شد. در ادامه به سایر کاربردهای پلییورتان در صنعت الکترونیک پرداخته میشود.
۴. محافظهای EMI
محافظت در برابر تداخل الکترومغناطیسی۱ (EMI) با استفاده از مواد جاذب فرکانس رادیویی و مایکروویو، در دستگاههای الکترونیکی و ابزارهای ارتباطی تجاری، نظامی و علمی تقاضای زیادی دارد. محافظ EMI در کاربردهای مدرن الکترونیک، هوافضا، خودرو و مخابرات بسیار مهم است زیرا با بازتاب و جذب تابش الکترومغناطیسی ناخواسته، قابلیت اطمینان عملیاتی را تضمین میکند. در سیستمهای EMI مرسوم، ذرات مغناطیسی بعنوان ماده جاذب استفاده میشوند؛ با این وجود، دانسیته بالا و دشواری در تولید فرمولاسیون کاربردهای عملی آنها را محدود کرده است. برای محافظت از فضای کاری و محیط در برابر تشعشعات حاصل از کامپیوترها و تجهیزات مخابراتی و همچنین برای محافظت از مدارهای حساس، احتیاج به استفاده مواد محافظ EMI سبک، انعطافپذیر و با ساختار مناسب وجود دارد. محافظهای EMI پلییورتان، مواد کامپوزیتی هستند که برای کاهش تداخل الکترومغناطیسی در قطعات الکترونیکی حساس طراحی شدهاند. این محافظها از یک ماتریس پلییورتان انعطافپذیر تشکیل شدهاند که با پرکنندههای رسانا تقویت شده تا شبکههای الکتریکی پیوستهای را تشکیل دهند. کامپوزیتهای پلییورتان با رسانایی الکتریکی، بدلیل سبکی، مقاومت در برابر خوردگی، انعطافپذیری و مزایای فرایندی، در این نوع کاربردها مورد استفاده قرار گرفتهاند. راندمان محافظت EMI یک ماده، نسبت قدرت میدان تابشی (V/m) به کسر انتقالیافته و با مقیاس دسیبل بصورت زیر تعریف میشود.
بطوریکه Ei و Et به ترتیب شدت میدان الکتریکی امواج الکترومغناطیسی ورودی و عبوری از ماده محافظ هستند. راندمان کل مجموع سه بخش است: بازتاب، جذب و بازتاب مجدد؛ این مقدار برای یک ماده کامپوزیت به عوامل زیادی از جمله رسانایی ذاتی پرکننده، ثابت دیالکتریک و نسبت ابعاد بستگی دارد. طراحی کامپوزیت، هم از خواص ذاتی پلییورتان – یعنی سبکی، قابلیت پردازش و دوام مکانیکی آن – و هم از ماهیت رسانای پرکنندهها برای دستیابی به اثربخشی بالای محافظ استفاده میکند.
محافظت EMI در کامپوزیتهای پلییورتان از طریق ترکیبی از مکانیسمهای زیر حاصل میشود:
بازتابش۲. شبکه رسانا بخش قابل توجهی از امواج الکترومغناطیسی را منعکس میکند.
جذب. ماده کامپوزیت انرژی الکترومغناطیسی را به صورت گرما تلف میکند. ساختار میکروسلولی فومهای پلییورتان، بویژه، این ویژگی جذب را افزایش میدهد.
بازتابهای داخلی چندگانه یا بازتابش مجدد. در ساختارهای متخلخل، امواج الکترومغناطیسی میتوانند به دفعات منعکس و جذب شده تا اینکه کاملاً تضعیف شوند.
- پرکنندههای پایه فلزی. فیبر کربنی با پوشش نیکل۳ بدلیل رسانایی الکتریکی بالا و عملکرد خارقالعاده در محافظت از EMI شناخته شده است. NCCF هنگامی که به تنهایی یا همراه با سایر پرکنندهها استفاده شود، میتواند نتایج عالی ارائه دهد.
- پرکنندههای پایه کربن. نانولولههای کربنی چند جداره۴ رسانایی الکتریکی عالی را به سیستم اضافه میکنند. این مواد به تشکیل یک شبکه بهم پیوسته کمک کرده و اثربخشی محافظت از EMI را افزایش میدهد. کربن سیاه و گرافیت نیز اغلب برای افزایش رسانایی استفاده میشوند؛ این مواد میتوانند با سایر پرکنندهها مخلوط شوند تا کامپوزیتهای هیبریدی با اثرات همافزایی ایجاد کنند.
- پرکنندههای هیبریدی و پیشرفته. دسته جدیدتری از کاربیدها یا نیتریدهای فلزات محافظت EMI مناسبی را در محدودههای فرکانسی خاص حتی در محتوای پرکننده کم ارائه میدهند. ترکیب این نوع پرکننده با سایر انواع نیز -بصورت هیبریدی- برای دستیابی به بهترین راندمان مورد مطالعه قرار گرفته است.
- Electromagnetic Interference (EMI) Shielding
- Reflection
- Nickel-Coated Carbon Fiber (NCCF)
- Multiwall Carbon Nanotubes (MWCNTs)
مراجع
- Deepalekshmi Ponnamma, Flexible and Stretchable Electronic Composites, 2016
- Nelson A, Stimuli-responsive polymers: engineering interactions, 2008
- Leng J, Progress in Materials Science, 2011
- Marquez A, Journal of Applied Polymer Science, 1997
- Suman Thakur, Aspects of Polyurethane, 2017
- https://haitmfg.com/emi-shielding-materials/
بدون دیدگاه