خمیر رسانا ، نوعی از مواد کامپوزیت که باعث هدایت الکتریکی می شود ، به عنوان پلی بین الکترونیک و بخش های انرژی جدید خدمت می کند. بر اساس ذرات رسانا ، آنها با اتصال دهنده ها ، حلالها و مواد افزودنی مختلف ترکیب می شوند. از طریق فرآیندهای چاپ و پوشش ، آنها فیلم های رسانا یا مدارهای روی سطوح بستر را تشکیل می دهند و اتصالات انتقال فعلی و سیگنال را در دستگاه های الکترونیکی امکان پذیر می کنند. از اجزای الکترونیکی کوچک گرفته تا نیروگاه های بزرگ فتوولتائیک ، عملکرد آنها به طور مستقیم بر عملکرد کلی محصولات پایین دست تأثیر می گذارد و آنها را به یک ماده کلیدی ضروری در صنعت مدرن تبدیل می کند.
طبقه بندی و ترکیب خمیر رسانا
خمیر رسانا را می توان بر اساس مرحله رسانا به چندین دسته تقسیم کرد. خمیر رسانا فلزی از پودرهای فلزی مانند طلا ، نقره ، مس و آلومینیوم به عنوان هسته رسانا خود استفاده می کند. خمیر نقره به دلیل هدایت عالی و خاصیت شیمیایی پایدار ، در برنامه های پایان-} بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. خمیر مس هزینه کمتری و رسانایی مشابهی با خمیر نقره ای ارائه می دهد ، اما مستعد اکسیداسیون است و برای بهبود ثبات به درمان سطح نیاز دارد. خمیر آلومینیوم به دلیل مزیت قیمت آن ، معمولاً در برنامه هایی مانند الکترود پشت سلولهای فتوولتائیک استفاده می شود.
کربن -} مبتنی بر خمیر رسانا از گرافیت ، کربن سیاه ، نانولوله های کربن و گرافن به عنوان مرحله رسانا خود استفاده می کند و بسیار خوردگی- مقاوم است. خمیر گرافیتی دارای رسانایی متوسط است و در درجه اول در کلکسیونرهای فعلی باتری استفاده می شود. نانولوله کربن و خمیر گرافن ، به دلیل ترکیب آنها از رسانایی و انعطاف پذیری بالا ، در زمینه های نوظهور مانند الکترونیک انعطاف پذیر و الکترودهای شفاف توجه را به خود جلب می کنند.
خمیر رسانا کامپوزیت مزایای مواد فلزی و کربن را با هم ترکیب می کند و قدرت هر دو را ترکیب می کند. به عنوان مثال ، خمیرهای کامپوزیت نانولوله کربن - inde ، ضمن کاهش مصرف نقره و کاهش هزینه ها از طریق نانولوله های کربن ، هدایت بالای نقره را حفظ می کنند. مس -} خمیر کامپوزیت گرافن از خصوصیات آنتی اکسیدانی گرافن برای بهبود پایداری پودر مس بهره می برد.
صرف نظر از نوع ، ترکیب اصلی خمیر رسانا از مرحله رسانا ، مرحله اتصال و مواد افزودنی جدا نیست. مرحله رسانا تعیین کننده اصلی عملکرد رسانا است. مورفولوژی ، اندازه ذرات و خلوص آن بر شکل گیری شبکه رسانا تأثیر می گذارد. ذرات پوسته پوسته متراکم بسته بندی شده یک مسیر رسانا پایدار را ایجاد می کنند ، در حالی که نانوذرات می توانند در یک فیلم رسانا متراکم در دماهای پایین به وجود بیایند. مرحله اتصال دهنده شامل رزین و حلال است. رزین فیلم خمیر- را تعیین می کند که خصوصیات و مقاومت دما را تشکیل می دهد ، در حالی که حلال ویسکوزیته را متناسب با فرآیندهای مختلف تنظیم می کند. اگرچه مواد افزودنی بخش کمی را تشکیل می دهند ، اما آنها نقش مهمی ایفا می کنند. پراکندگی ها از تجمع ذرات جلوگیری می کنند ، عوامل تراز کردن کیفیت پوشش را بهبود می بخشند ، عوامل جفت شدن باعث افزایش چسبندگی می شوند و کمک های پخت و پز باعث افزایش همجوشی ذرات می شوند.
عملکرد خمیر رسانا و عوامل تأثیرگذار
شاخص های عملکرد اصلی خمیر رسانا شامل هدایت ، چسبندگی ، پایداری و سازگاری فرآیند است. هدایت بسیار مهم است و بسته به کاربرد آن متفاوت است. میدان فتوولتائیک تقاضای زیادی را بر روی هدایت قرار می دهد ، در حالی که الکترونیک انعطاف پذیر حتی پس از تغییر شکل نیاز به هدایت پایدار دارد. چسبندگی باید در برابر فشارهای محیطی مقاومت کند. به عنوان مثال ، خمیر الکترونیک خودرو باید بعد از دوچرخه سواری حرارتی چسبندگی خوبی را حفظ کند. ثبات شامل ثبات شیمیایی و حرارتی است. خمیر مس باید در برابر محیط های مرطوب و گرم مقاومت کند ، در حالی که خمیر فتوولتائیک باید در برابر پیری در فضای باز 6}} تحمل کند. سازگاری فرآیند به سازگاری با فرآیندهای چاپ و پوشش اشاره دارد. چاپ صفحه نیاز به تیکسوتروپی مناسب دارد ، در حالی که چاپ جوهر افشان نیازهای دقیق در اندازه ذرات و ویسکوزیته دارد.
محتوای فاز رسانا به طور قابل توجهی بر عملکرد تأثیر می گذارد. یک محتوا بسیار کم شکل گیری یک شبکه رسانا مداوم را دشوار می کند ، در حالی که بیش از حد زیاد محتوای چسبندگی را کاهش می دهد. به طور کلی تعادل بهینه بین هدایت و چسبندگی وجود دارد. مورفولوژی و پراکندگی ذرات رسانا نیز مهم است. تجمع ذرات مقاومت را افزایش می دهد. ذرات پوسته پوسته به طور مساوی از طریق تماس سطح مسیرهای رسانا را تشکیل می دهند و در نتیجه مقاومت کمتری نسبت به تماس نقطه ذرات کروی ایجاد می شود. روند پخت یا پخت و پز نیز بسیار مهم است. بالا-} دما می تواند باعث افزایش همجوشی ذرات شود و مقاومت را کاهش دهد ، اما انتخاب بستر را محدود می کند. پایین- پخت دما به فعالیت سطحی نانوذرات متکی است و برای بسترهای انعطاف پذیر مناسب است.
مناطق اصلی کاربردی خمیر رسانا
در صنعت فتوولتائیک ، خمیر رسانا برای بهبود راندمان تبدیل بسیار مهم است. خطوط شبکه ریز چاپ شده با خمیر نقره ای در قسمت جلویی باید سایه نور را به حداقل برساند و مقاومت کم تماس را حفظ کند. فرمولاسیون مناسب می تواند به طور موثری کارایی سلول را بهبود بخشد. خمیر آلومینیومی پشتی ، که یک میدان پشتی را تشکیل می دهد ، هنگام محافظت از ویفر سیلیکون ، نور غیرقابل تحمل را منعکس می کند. برای جلوگیری از پیچ و تاب ، فرمولاسیون آن باید با ویفر مطابقت داشته باشد. پیشرفت فن آوری باتری با بهره وری بالا- introacy خواسته های جدیدی را بر روی خمیر قرار داده است. برخی از باتری ها برای جلوگیری از آسیب رساندن به پوشش ، به خمیر نقره ای درجه حرارت 7 {7 {{{7 {{7 {{7} نیاز دارند ، در حالی که برخی دیگر با لایه دوپ شده نیاز به تماس خوبی دارند و باعث ایجاد مواد افزودنی جدید می شوند.
انتقال برق در باتری های برق به خمیر رسانا متکی است. افزودن موادی مانند نانولوله های کربن به خمیر الکترود مثبت ، هدایت الکترود را بهبود می بخشد و مقاومت داخلی را کاهش می دهد. خمیر برگه باید رسانایی بالا را با انعطاف پذیری ترکیب کند تا در طول شارژ و تخلیه باتری ، انبساط و انقباض را در خود جای دهد. مس -} خمیرهای کامپوزیت نقره ای در این زمینه عالی است.
مینیاتوریزاسیون و چگالی بالای اجزای الکترونیکی نیز به خمیر رسانا متکی است. در خازن های سرامیکی چند لایه ، خمیر الکترود داخلی باید روی یک فیلم سرامیکی با اندازه میکرون- چاپ شود ، با ضخامت و کوچک شدن کاملاً کنترل شده برای جلوگیری از لایه بندی. خمیر نقره ای برای برچسب های RFID از پودر کامپوزیت مس-} استفاده می کند ، که ضمن پاسخگویی به نیازهای انتقال سیگنال ، هزینه ها را کاهش می دهد. خمیر سنسور باید هدایت و عملکرد را متعادل کند. به عنوان مثال ، خمیر کربن برای سنسورهای رطوبت باید در برابر خوردگی بخار آب مقاوم باشد ، در حالی که خمیر طلا برای بیوسنسورها باید زیست سازگار باشد.
خمیر رسانا انعطاف پذیر به طور گسترده در الکترونیک انعطاف پذیر استفاده می شود. با استفاده از رزین الاستیک به عنوان حامل و ترکیب مراحل رسانا مانند نانوسیم های نقره ای و گرافن ، آنها به درجه خاصی از کشش و انتقال خوب نور می رسند. آنها می توانند در الکترودهای لمسی انعطاف پذیر برای مقاومت در برابر چندین برابر استفاده شوند و همچنین برای دستیابی به سیگنال در سنسورهای بیوالکتریک دستبندهای هوشمند بسیار پایدار هستند.
وضعیت صنعت و روندهای آینده
بازار جهانی خمیر رسانا قابل توجه است و بخش های باتری فتوولتائیک و باتری دارای سهم قابل توجهی هستند. غول های بین المللی بر بازار بالا- حاکم هستند ، در حالی که شرکت های چینی پیشرفت هایی را در اواسط - و پایین-} انتهای انتهایی انجام داده اند ، اما محصولات نهایی {{4} بالا هنوز هم به واردات تکیه می کنند. این صنعت با چالش هایی مانند هزینه ، تعویض تکنولوژیکی و حفاظت از محیط زیست روبرو است. نوسان قیمت های نقره در حال اتخاذ فن آوری های نقره ای کم- ، با مس و کربن-} است که جایگزین خمیر نقره ای در قسمت میانی- و پایین-} انتهای انتهایی است. الزامات حفاظت از محیط زیست در حال توسعه آب-} مبتنی بر و حلال-}} رایگان است.
با پیشروی ، نوآوری مواد روی محتوای نقره و کارایی بالا- تمرکز خواهد کرد. پودرهای نقره ای مخصوص ساختار یافته باعث کاهش استفاده از نقره و توسعه سیستم های کامپوزیت برای تعادل در هزینه و عملکرد می شوند. فرایندها به سمت فرآیندهای هوشمند و سبز ، بهبود قوام خمیر ، کاهش آلودگی و افزایش نرخ بازیابی نقره تکامل می یابند. برنامه های کاربردی به مزارع در حال ظهور مانند سلولهای سوخت هیدروژن ، نمایشگرهای کوانتومی نقطه و روباتیک انعطاف پذیر گسترش می یابند.
به عنوان یک ماده کلیدی که به دنیای الکترونیکی متصل می شود ، پیشرفت های تکنولوژیکی رب رسانا به پیشرفت های صنعت پایین دست ادامه خواهد داد ، به سمت کم هزینه ، کارایی بالا ، تولید سبز و سفارشی سازی حرکت می کند و پشتیبانی کاملی را برای تولید نهایی {0} بالا ارائه می دهد.