El plástico siempre se ha utilizado como material aislante debido a su alto aislamiento. Sin embargo, dado que el blindaje contra interferencias electromagnéticas (EMI), la absorción de microondas y otras tecnologías han atraído cada vez más atención, los campos de aplicación relacionados han propuesto requisitos de conductividad eléctrica para plásticos. En los últimos diez años, países de todo el mundo han llevado a cabo una amplia investigación al respecto y se esfuerzan por introducir una nueva generación de materiales plásticos, que no solo mantendrá las ventajas inherentes de los plásticos, sino que también impartirá nuevas propiedades conductoras.

(1) Definición de plástico conductor

El plástico conductor es un material polimérico funcional que mezcla resina y material conductor y lo procesa utilizando métodos tradicionales de procesamiento de plástico.

(2) Clasificación de plásticos conductores

Los plásticos conductores se dividen en dos categorías. Los plásticos conductores fabricados mediante métodos físicos se denominan plásticos conductores compuestos, y los plásticos conductores fabricados mediante métodos químicos se denominan plásticos conductores intrínsecos (también llamados estructurales).

1 Nota: Actualmente el 90% de los plásticos conductores son de tipo compuesto

(1) Los plásticos conductores intrínsecos se refieren a plásticos en los que el propio polímero tiene conductividad o está modificado químicamente. Pueden desempeñar el papel de su propia estructura química, haciéndolos esencialmente conductores y luego dopados químicamente para aumentar su conductividad. Por ejemplo, la conductividad del poliacetileno dopado es 4 veces mayor que la del cobre, que actualmente es el material más conductor a temperatura ambiente. La ventaja es que la conductividad es uniforme en todo el material y el estado conductor se controla fácilmente y rápidamente; la desventaja es que el costo es caro, el procesamiento es difícil y la estabilidad química es pobre, por lo que el campo de aplicación es limitado. Los plásticos conductores intrínsecos se utilizan principalmente como electrodos y materiales de electrolitos sólidos para varias baterías secundarias para aprovechar su peso ligero, alta densidad de energía y buenas características de voltaje.

(2) Los plásticos conductores compuestos se refieren a los plásticos con conductividad eléctrica después de una modificación física. Generalmente, los materiales conductores como el negro de carbón, la fibra de carbón, el grafito, el polvo metálico, la fibra metálica, etc. se mezclan con la resina. En la actualidad, la tecnología está muy madura y la aplicación también es muy extensa.

(3) Proceso de producción de plástico conductor (tome Fei Rongda como ejemplo)

(3) Aplicación parcial de plástico conductor

En teoría, la mayoría de los plásticos conocidos se pueden utilizar como material base de los plásticos conductores, y existen muchas cargas conductoras adecuadas. Los plásticos conductores pueden mantener las características inherentes de los plásticos y tener características similares de conductividad del metal. Ahora se puede aplicar a casi todas las industrias nuevas, especialmente en la fabricación de semiconductores de comunicación óptica, materiales superconductores, circuitos integrados, electrónica automotriz, electricidad y otros campos ocuparán una posición muy importante.

Actualmente, se han utilizado ampliamente plásticos conductores, materiales de calentamiento de temperatura autolimitante, materiales antiestáticos, materiales de blindaje electromagnético, películas conductoras y otros productos. Con la profundización gradual de la investigación teórica en el campo de los plásticos conductores, los productos de plástico conductor continúan introduciendo nuevos, y su rendimiento continúa alcanzando nuevos máximos, y su alcance de aplicación se desarrolla y amplía constantemente. Este artículo presenta principalmente la aplicación de plásticos conductores desde los siguientes aspectos.

(1) Antiestático

El aislamiento de los plásticos hace que la carga estática acumulada en la superficie del producto plástico no pueda liberarse y luego forma un voltaje estático, que es fácil de atraer polvo y otra suciedad. Una vez que el voltaje estático alcanza un cierto nivel, se producirán descargas electrostáticas y descargas eléctricas. En la industria de la electrónica, varios instrumentos de precisión y componentes electrónicos de precisión se dañarán o incluso se desecharán debido a averías electrostáticas. Además, en algunas empresas industriales y mineras que entran en contacto con materiales inflamables y explosivos, si la descarga electrostática no se protege eficazmente, producirá consecuencias más graves y provocará importantes pérdidas económicas. Por ejemplo, la acumulación de electricidad estática en las tuberías de gas de plástico de las minas de carbón puede provocar explosiones en las minas de carbón; las piezas de plástico de los petroleros provocan incendios de petróleo e incendios debido a la electricidad estática; Los accidentes ocurren a menudo debido a la electricidad estática durante la producción de películas plásticas. Por lo tanto, los proyectiles y las partes estructurales de los productos eléctricos utilizados en las minas de carbón, los petroleros, los campos petrolíferos, el polvo y los gases combustibles tienen requisitos antiestáticos.

(2) Blindaje electromagnético

Carcasas de blindaje EMI para productos eléctricos en los campos de comunicaciones, computadoras, sistemas de automatización, electrónica industrial, electrónica de consumo y electrónica automotriz, así como materiales de blindaje semiconductores utilizados en cables de media y alta tensión.

(3) Puesta a tierra conductiva

El plástico conductor de fibra de carbono se utiliza como un material de cubierta protectora de cable de tierra penetrante integral para reemplazar la cubierta de plomo original y se usa para los requisitos de conexión a tierra del transporte ferroviario. Tiene alta resistencia y módulo, baja resistividad, excelente conductividad eléctrica, buen efecto de blindaje electromagnético, buena resistencia a la corrosión, sin contaminación del suelo y las aguas subterráneas y buena protección ambiental.

(4) Perspectivas de plásticos conductores

Con el rápido desarrollo de alta y nueva tecnología, la gama de aplicaciones de plásticos conductores continúa expandiéndose. Además de los campos de uso común, los plásticos conductores tienen perspectivas importantes en los campos de las células solares, chips de plástico, dispositivos de visualización, nanocables, robótica y ciencias de la vida.

Potenciómetro de plástico conductor: dado que el material principal del potenciómetro de plástico conductor es plástico y polvo de carbono, se fabrica mediante moldeo. Comparado con el potenciómetro bobinado tradicional, tiene salida suave, respuesta rápida, resistencia al desgaste y larga vida útil, y par de fricción Pequeñas y otras características. Además, la mejora de tecnologías clave como la preparación y reparación lineal de resistencias ha sentado una base sólida para la producción de alta precisión y a gran escala de potenciómetros de plástico.

Células solares de plástico: también conocidas como células orgánicas, utilizan polímeros en lugar de silicio para convertir la luz solar en electricidad, lo que puede reducir el costo y el peso de las células solares y suavizarlas, pero la eficiencia de conversión de las células solares de plástico es solo de aproximadamente un 10%. (Menor que la eficiencia de las células solares de silicio comerciales entre el 15% y el 20%). En la actualidad, se ha mejorado la eficiencia de conversión mediante la adición de disolventes. En 2018, la Universidad de Nankai, China, el equipo del profesor Chen Yongsheng diseñó y preparó materiales y dispositivos de células solares orgánicas laminadas con alta eficiencia y características de absorción de amplio espectro, logrando una eficiencia de conversión fotoeléctrica del 17.3%, lo que una vez más refrescó el orgánico / energía solar polimérica reportada en la literatura. El récord mundial de eficiencia de conversión fotoeléctrica de baterías.

Chips de plástico: ya en 2016, un equipo de científicos extranjeros trasplantó chips de memoria magnética de alto rendimiento a una superficie de plástico flexible sin comprometer su rendimiento. Los chips de "plástico inteligente" flexibles similares a una película transparente resultantes tienen excelentes capacidades de almacenamiento y procesamiento de datos. Es el primer chip de memoria magnética flexible de plástico.

Los dispositivos de visualización, como los diodos emisores de luz hechos de polímeros de alto peso molecular, se han utilizado en muchas pantallas monocromáticas de teléfonos móviles y otros dispositivos de visualización. Pioneer of Japan ha desarrollado un nuevo tipo de pantalla emisora ​​de luz basada en el principio de electroluminiscencia del plástico conductor. La aplicación de este plástico conductor mejora la velocidad de cambio entre imágenes en la pantalla. Además, el plástico conductor tiene una excelente plasticidad. A través de esto, se pueden fabricar algunos dispositivos especiales, como pantallas de TV plegables o curvas.

Materiales poliméricos conductores de nanocables preparados por nanotecnología, con estructura fina y buena conductividad, que pueden ser utilizados en circuitos moleculares, alambres moleculares y algunos componentes a nivel molecular.

Robots y ciencias de la vida: los científicos japoneses han descubierto que los plásticos conductores pueden producir piel y músculos artificiales. Esta piel se puede usar en robots para hacer que los músculos del robot sean más elásticos. Esto se controla mediante métodos electroquímicos. Músculo artificial de plástico conductor, puede contraerse y expandirse, casi comparable a los músculos reales. Además, los científicos han descubierto que el cuerpo humano también tiene un cierto grado de conductividad, por lo que si se combinan plásticos conductores, puede ayudar a modificar el ADN. Dada la importancia de la investigación en las ciencias de la vida, puede ser la tendencia más importante en la aplicación de plásticos conductores.

(5) Ventajas de Fei Rongda

Fei Rongda es una de las primeras empresas de innovación científica y tecnológica en China en desarrollar y producir plásticos modificados. Ha llevado a cabo una "cooperación escuela-empresa" con la Universidad de Tianjin para aprovechar al máximo las ventajas académicas de las universidades y construir una plataforma para la innovación tecnológica y la transformación de logros, de modo que Fei Rongda Las capacidades de investigación y desarrollo de plásticos modificados han alcanzado un nuevo nivel. En la actualidad, Fei Rongda puede proporcionar soluciones completas de conductividad térmica y eléctrica de plástico modificado (incluidas materias primas, diseño de moldes, moldeo por inyección, etc.) para satisfacer las necesidades de aplicación de industrias relacionadas.