Ей там! Като доставчик на функционален филм, често ме питат как тези невероятни филми провеждат електричество. Това е супер интересна тема и аз съм загрижен да споделя някои прозрения с всички вас.
Първо, нека разберем какво е функционален филм. Това не е вашият обикновен филм. Функционалните филми са проектирани така, че да имат специфични свойства, освен че са тънък лист. Те могат да имат функции като провеждане на електричество, осигуряване на забавяне на пламъка или действащи като освобождаващ слой. Например,Покритие за забавяне на пламъкае вид функционален филм, който може да предотврати разпространението на пожари иОсвобождаване на филмсе използва за предотвратяване на залепване на материали един към друг.
Сега, нека се потопим в атриците - зърнест от това как функционалният филм провежда електричество. Тук играят няколко различни механизма.
Проводими материали във функционален филм
Един от основните начини, по които функционалният филм провежда електричеството е чрез използването на проводими материали. Тези материали могат да бъдат метали, проводими полимери или вещества на базата на въглерод.
Метали
Металите са добре известни проводници на електричеството. Във функционален филм често се използват метали като сребро, мед и алуминий. Среброто, например, е отличен диригент. Той има много ниско електрическо съпротивление, което означава, че електроните могат да преминават лесно през него. Когато във функционалния филм е включен тънък слой от сребро, той създава проводим път. Това е подобно на това как работят електрическите проводници, но в много по -тънка и по -гъвкава форма.
Процесът на добавяне на метал към филма обикновено включва техники като разпръскване или изпаряване. При разпръскване атомите на метала се изхвърлят от мишена и се отлагат върху повърхността на филма. От друга страна, изпаряването включва нагряване на метала, докато се превърне в пари и след това му позволява да се кондензира върху филма.
Проводими полимери
Проводимите полимери са друг вариант. Това са пластмаси, които са модифицирани за провеждане на електричество. За разлика от традиционните пластмаси, които са изолатори, проводимите полимери имат уникална молекулярна структура, която позволява движението на носителя на заряда. Например, полианилинът е добре изследван проводим полимер. Той има верига - като структура с редуващи се единични и двойни връзки. Тези връзки създават делокализирана електронна система, която позволява на полимера да провежда електричество.
Предимството на използването на проводими полимери във функционалния филм е, че те са леки, гъвкави и могат лесно да се обработват. Те могат да бъдат разтворени в разтворители и след това да се покрият върху филма, което прави производствения процес сравнително прост.
Вещества на базата на въглерод
Материали на базата на въглерод като въглеродни нанотръби и графен също се използват във функционален филм за електрическа проводимост. Въглеродните нанотръби са малки цилиндри, изработени от въглеродни атоми. Те имат отлични електрически свойства поради уникалната си атомна структура. Електроните във въглеродните нанотръби могат да се движат свободно по тръбата, което ги прави добри проводници.
Графенът, един слой от въглеродни атоми, подредени в шестоъгълна решетка, е друг забележителен материал. Той има изключително висока електронна подвижност, което означава, че електроните могат да се движат през него при много високи скорости. Когато са включени във функционален филм, въглеродните нанотръби или графен могат да образуват мрежа от проводими пътеки, което позволява на електричеството да тече ефективно.
Мобилност на превозвача
Способността на функционален филм да провежда електричество също зависи от мобилността на носителите на заряд. Носителите на заряда могат да бъдат електрони (отрицателен заряд) или дупки (положителен заряд).
Електронна подвижност
В материали като метали и вещества на базата на въглерод, електроните са основните носители на заряд. Мобилността на електроните се влияе от фактори като кристалната структура на материала и наличието на примеси. В добре подредена кристална решетка електроните могат да се движат по -свободно. Ако обаче има примеси или дефекти в решетката, те могат да разпръснат електроните, намалявайки тяхната мобилност.
Например, в метален функционален филм, ако има малки частици или нередности на металната повърхност, електроните могат да отскочат от тези препятствия, което увеличава електрическото съпротивление на филма.
Мобилност на дупките
В някои проводими полимери дупките са доминиращите носители на заряда. Дупките могат да се смятат за липса на електрон в определено положение. Когато електрон се премести в дупка, той ефективно създава нов отвор в предишното си положение. Мобилността на дупките в проводимите полимери зависи от молекулната структура на полимера и взаимодействията между полимерните вериги.
Повърхностни и интерфейсни ефекти
Повърхността и интерфейсите на функционалния филм също играят важна роля в електрическата проводимост.
Грубост на повърхността
Грубостта на повърхността на филма може да повлияе на неговите електрически свойства. Груба повърхност може да увеличи контактното съпротивление между филма и други компоненти. Например, ако функционален филм се използва във верига и е в контакт с метален електрод, грапава повърхност може да доведе до по -малка зона за контакт. Това може да доведе до по -високо съпротивление на интерфейса, което намалява общата проводимост на системата.
Интерфейсни слоеве
Когато различни материали са в контакт във функционалния филм, често има интерфейсни слоеве. Тези слоеве могат да имат различни електрически свойства в сравнение с насипните материали. Например, когато проводим полимер е в контакт с метален слой, на интерфейса може да има тънък слой, където полимерът и металът си взаимодействат химически. Този интерфейсен слой може или да подобри или възпрепятства потока на носителя на заряда.
Приложения на проводим функционален филм
Способността на функционалния филм да провежда електричество отваря широк спектър от приложения.
Електроника
В индустрията на електрониката проводимият функционален филм се използва в сензорни екрани. Филмът може да се използва като прозрачен проводим слой. Когато докоснете екрана, електрическите свойства на филма се променят и тази промяна се открива от схемата на устройството. Тази технология позволява по -отзивчиво и точно преживяване на допир.
Съхранение на енергия
Функционалният филм може да се използва и в батерии и суперкондензатори. В батериите проводимият филм може да се използва като токов колектор или електродно покритие. Това може да подобри ефективността на прехвърлянето на заряда и да увеличи производителността на батерията. Суперкондензаторите, които съхраняват енергия електростатично, също могат да се възползват от проводим функционален филм. Филмът може да осигури голяма повърхност за съхранение на заряд и бързи скорости на зареждане - изпускане.
Биомедицински приложения
В биомедицинското поле проводимият функционален филм може да се използва за неща катоЛигавична мембранаприложения. Например, може да се използва в биосензори. Тези сензори могат да открият биологични молекули чрез измерване на промените в електрическите свойства. Проводимият филм може да действа като платформа за обездвижване на елементи на биологично разпознаване и улесняване на прехвърлянето на електрически сигнали.
Заключение
И така, там го имате! Така функционалният филм провежда електричество. Независимо дали става въпрос за използване на проводими материали, мобилността на носителя на заряд или ефектите на повърхността и интерфейсите, функционалният филм предлага универсален и ефективен начин за провеждане на електричество в широк спектър от приложения.
Ако се интересувате да използвате функционален филм за вашите проекти, независимо дали става въпрос за електроника, съхранение на енергия или биомедицински приложения, бих искал да разговарям с вас. Достигнете се, за да започнете дискусия за вашите специфични нужди и как можем да предоставим правилните функционални филмови решения за вас. Нека работим заедно, за да превърнем вашите идеи в реалност!
ЛИТЕРАТУРА
- „Проводими полимери: принципи, методи и приложения“ от М. Алдиси
- "Въглеродни нанотръби: Свойства и приложения" от г -жа Dresselhaus, G. Dresselhaus и PC Eklund
- „Електрическа проводимост на тънки метални филми“ от C. Kittel