تصميم الإيلاستومر الموصل

في حماية EMI،إلاستومر موصلهي مادة التدريع الأكثر شيوعًا. تُصنع عن طريق ملء الجسيمات الموصلة بالتساوي في مطاط السيليكون أو مطاط الفلوروسيليكون، ما يجمع بين العزل البيئي لمطاط السيليكون نفسه والتوصيلية العالية للجسيمات الموصلة. لا يقتصر دورها على تلبية متطلبات التأريض الموصل والعزل الكهرومغناطيسي فحسب، بل تُحقق أيضًا العزل البيئي. ستوضح هذه المقالة كيفية تصميم واختيار المطاط الموصل.

1. هيكليمن الإيلاستومر الموصلاعتبارات التصميم

عند اختيار الحجم والشكل الهيكلي للمنتجات المطاطية الموصلة الفعلية، عادة ما يتم أخذ العوامل الأربعة التالية في الاعتبار:

◆قوة الإغلاق

يتكيف المطاط الموصل مع الضغط بتغيير شكله بدلاً من حجمه، ويتمدد الحجم تحت تأثير الحرارة/الضغط، لذا يجب مراعاة مساحة التمدد المحتملة. لتحقيق تشوه ضغط أكبر، ستزداد قوة الإغلاق المطلوبة بسرعة حتمًا. يتميز تصميم المنتج بهيكل معدني "خفيف ورقيق"، مما يتطلب قوة إغلاق أقل. عند توفر الحجم، يُفضل استخدام هيكل المقطع المجوف، مثل النوعين المجوفين "O" و"D". هذه الزيادة في الضغط الناتجة عن التشوه الهيكلي ستخفض قوة الإغلاق بشكل كبير.

◆نسبة التعبئة

نسبة الملء هي نسبة مساحة المقطع العرضي للوسادة المطاطية إلى مساحة المقطع العرضي لختم الأخدود. تؤثر نسبة الملء الصغيرة أو الكبيرة جدًا على الختم البيئي والحماية الكهرومغناطيسية. لتلبية المتطلبات الخاصة للحماية الكهرومغناطيسية والختم البيئي، مع مراعاة جميع تحمّلات المنتج، يمكن تحقيق أفضل تأثير للحماية الكهرومغناطيسية والختم البيئي بنسبة ملء تتراوح بين 93% و98%.

◆تصميم تشوه الضغط

يُحدد الهيكل الخاص لمنتجات المطاط الموصل ضرورة تحقيق خصائص التوصيل والحماية من خلال تشوه الضغط. القيمة المُوصى بها لتشوه الضغط: بالنسبة لمنتجات المطاط الموصل ذات الهياكل غير المجوفة، يجب أن يكون التشوه أكبر من 10%، ويُوصى بنسبة 15%، بحد أقصى لا يتجاوز 25%. للحصول على قيم ضغط مُوصى بها لمواد وأشكال مقاطع عرضية مُختلفة، يُرجى التواصل مع موظفي الشركة لتلبية الاحتياجات الخاصة.

◆مجموعة ضغط دائمة

يُعرَّف التماسك الدائم بالضغط بأنه فرق ارتفاع التشوه الذي لا يمكن استعادته بعد الضغط، ويُعبَّر عنه كنسبة مئوية. يُعد التماسك الدائم بالضغط مؤشرًا ميكانيكيًا مهمًا للأداء لمنتجات المطاط الموصل. يرتبط حجم التماسك الدائم بالضغط للمطاط الموصل بمرونته واستعادته، كما يرتبط ارتباطًا وثيقًا بأداء الختم، وفعالية الحماية، وعمر خدمة منتج المطاط الموصل.

2. اختيار المواد المطاطية الموصلة

من منظور الختم البيئي والحماية الكهرومغناطيسية، يمكن لمنتجات المطاط الموصل لشركتنا توفير سلسلة من المنتجات لتلبية متطلبات العملاء المختلفة من حيث الأداء والتكلفة.

بالنسبة للمصممين، فإن كيفية اختيار المواد المطاطية الموصلة المناسبة تشير بشكل أساسي إلى النقاط التالية:

① متطلبات فعالية الحماية؛

② متطلبات نطاق درجة حرارة عمل المواد؛

③ متطلبات التكيف البيئي للمواد، مثل مقاومة التآكل، ومقاومة رذاذ الملح، ومقاومة العفن، وما إلى ذلك.

مع الأخذ بعين الاعتبار هذه العوامل بالكامل، توفر الشركة للعملاء المواد التالية للاختيار:

3. التوازن بين التوصيل والمرونة: المعايير والأساليب

عند تصميم الإيلاستومر الموصل، يُعدّ التوازن بين الموصلية والمرونة عاملاً أساسياً. قد يُقلل ارتفاع نسبة الحشو الموصل من مرونة المادة، بينما قد لا يُلبي انخفاضها متطلبات الموصلية.

تشير الموصلية إلى قدرة المادة على توصيل التيار الكهربائي، ويُعبَّر عنها عادةً بالموصلية (S/m). تعتمد موصلية الإيلاستومر الموصل بشكل أساسي على نوع وشكل وتوزيع الحشوة.

المرونة هي قدرة المادة على العودة إلى شكلها الأصلي بعد تشويهها بقوة خارجية، وعادة ما يتم قياسها من خلال قوة الشد والاستطالة.

①اختيار ونسبة الحشو

يُعد اختيار الحشو الموصل المناسب الخطوة الأولى لتحقيق التوازن بين الموصلية والمرونة. تشمل الحشوات الموصلة الشائعة أسود الكربون، ومساحيق المعادن، والبوليمرات الموصلة. تختلف الحشوات المختلفة في موصليتها وتأثيرها على المرونة. على سبيل المثال، يوفر أسود الكربون عمومًا موصلية كهربائية جيدة، ولكن ملئه بكمية زائدة قد يُقلل بشكل كبير من مرونته.

في التطبيقات العملية، يُنصح بتحديد النسبة المثلى للحشوات من خلال التجارب. عادةً، تتراوح نسبة الحشوات بين 10% و30%، وهي نسبة شائعة، ولكن يجب تعديل هذه النسبة وفقًا لخصائص المادة ومتطلبات التطبيق.

② المعايير وطرق الاختبار

على الرغم من عدم وجود معيار دولي موحد خاص بالتوازن بين التوصيل والمرونة للإيلاستومرات الموصلة، إلا أنه يمكن استخدام بعض معايير الصناعة وطرق الاختبار كمرجع:

اختبار الموصلية: استخدم طريقة المجسات الأربعة أو أداة اختبار المقاومة لقياس موصلية المادة للتأكد من أنها تلبي متطلبات التطبيق.

اختبار الشد: وفقًا لمعيار ASTM D412، يتم قياس قوة الشد واستطالة المادة لتقييم خصائصها المرنة.

التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA): يستخدم DMA لاختبار معامل المرونة الديناميكي للمادة عند ترددات ودرجات حرارة مختلفة لفهم خصائصها المرنة واللزجة المرنة.

③المحاكاة والتحسين

تُستخدم تقنية المحاكاة الحاسوبية على نطاق واسع في تصميم المواد الحديثة. ومن خلال أساليب مثل تحليل العناصر المحدودة (FEA)، يمكن التنبؤ بتأثيرات نسب الحشو المختلفة على الموصلية والمرونة. ويمكن تحسين هذه الطريقة قبل بدء الإنتاج الفعلي، مما يوفر الوقت والتكلفة.

④الخاتمة

يُعدّ التوازن بين الموصلية والمرونة أحد التحديات الأساسية في تصميم الإيلاستومرات الموصلة. ومن خلال الاختيار الرشيد للحشوات، وتحديد النسبة المثلى، واتباع المعايير وطرق الاختبار ذات الصلة، واستخدام تقنيات المحاكاة الحديثة، يمكن تحقيق التوازن بينهما بفعالية لتلبية احتياجات التطبيقات المختلفة.

النقاط الثلاث المذكورة أعلاه هي آراء بسيطة حول تصميم واختيار المطاطات الموصلة. بالإضافة إلى تزويد عملائنا بمنتجات قياسية من المطاطات الموصلة، تقدم شركتنا أيضًا خيارات تصميمية متنوعة وحلول حماية السلامة الكهرومغناطيسية، بالإضافة إلى منتجات وخدمات مخصصة تلبي احتياجاتهم المختلفة.

شكرا لك على تصفحك، فلا تتردد في ذلكاتصل بنا!