مادة بلاستيكية قادرة على توصيل الكهرباء

نجح العلماء في تصنيع مواد بلاستيكية قادرة على توصيل الكهرباء وفي نفس الوقت خفض تكاليف إنتاجها

البلاستيك الذي يوصل الكهرباء والمعادن التي يصل وزنها إلى وزن الريشة؟ يبدو وكأنه عالم مختلف تماما. وعلى الرغم من ذلك، تمكن العلماء من إنشاء مواد بلاستيكية قادرة على توصيل الكهرباء وفي الوقت نفسه خفضت تكاليف إنتاجها.

البلاستيك مادة خفيفة الوزن ورخيصة الثمن، ولكنها تعزل التيار الكهربائي. المعدن مادة مرنة موصلة للكهرباء، ولكنه أيضًا باهظ الثمن وثقيل. وحتى اليوم، لم يكن من الممكن الجمع بين خصائص هاتين المادتين المختلفتين. إلا أن باحثين من جامعة بريمن (بريمن) في ألمانيا طوروا حلا يجمع بين مزايا المادتين دون الحاجة إلى معدات جديدة لتحضير المكونات الجديدة.

وكان التحدي الأكبر الذي واجه الباحثين هو جعل البلاستيك موصلاً للكهرباء، على الرغم من أن استخدام المواد المركبة من البلاستيك والمعدن موجود في العديد من الأماكن التي تكون فيها الدوائر المطبوعة مدمجة في المكونات البلاستيكية، على سبيل المثال، في السيارات أو الطائرات. حتى الآن، لم يكن هذا ممكنًا إلا من خلال طريقة غير مباشرة لتثقيب وثني الصفائح المعدنية في عملية معقدة من أجل دمجها في المكون البلاستيكي.

الحل الجديد أبسط: المواد المركبة. [من ويكيبيديا: "المادة المركبة هي هيكل هندسي مصنوع من عدة مواد مختلفة لها وظائف محددة في الهياكل. المواد التي تشكل المادة المركبة لها خصائص فيزيائية أو كيميائية مختلفة بشكل كبير، من أجل إنتاج مادة ذات الخصائص المطلوبة. تظل المواد المختلفة منفصلة حتى بعد إنشاء المادة المركبة، ويمكن رؤيتها حتى بدون استخدام المجهر في المنتج النهائي.

الميزة الرئيسية للمواد المركبة هي نسبة الصلابة العالية إلى الوزن والمقاومة الجيدة عند درجات الحرارة العالية. المادة المركبة هي المادة الوحيدة التي يُمنح فيها المصمم إمكانية تحديد خصائص المادة مسبقًا. الاستخدام الأكثر شيوعًا للمواد المركبة هو البوليمر الذي يتم فيه امتصاص الألياف.

مثال على المواد المركبة هو الخرسانة. من المشاكل الشائعة في المواد المركبة أنه بسبب تشتت الألياف كمادة في جميع الاتجاهات، فإن إنشاء عيب محلي يمكن أن يكون له تأثير على خصائص المادة بأكملها."]. لا يتم خلط المواد المنفصلة معًا أو دمجها مع بعضها البعض فحسب، بل يتم خلطها في عملية فريدة لإنشاء مادة واحدة. تنتج هذه العملية شبكة موحدة موصلة للكهرباء. تتمتع المادة الناتجة بالثبات الكيميائي المطلوب، كما أنها خفيفة الوزن وتحتوي أيضًا على خصائص التوصيل الكهربائي والحراري النموذجية للمعادن. وبما أنه لن يكون من الضروري في المستقبل تضمين دوائر معدنية في الألواح البلاستيكية، وإمكانية إنتاج المادة المدمجة بسهولة في خطوة صناعية واحدة، فإن تكاليف إنتاج المادة الجديدة ستنخفض بشكل كبير.

ستكون صناعات السيارات والطائرات هي الأكثر استفادة من هذا التطور الجديد. على سبيل المثال، أغطية المصابيح الأمامية في السيارات مصنوعة من البلاستيك الصلب. حتى اليوم، كان لا بد من دمج الصفائح المعدنية في البلاستيك لتشغيل الأضواء. إذا كانت هذه المنتجات في السيارة مجهزة بألواح مطبوعة تتكون من مادة بلاستيكية معدنية موصلة مركبة، فيمكن إنتاجها بكفاءة أكبر وبتكلفة أقل من أي وقت مضى. تتكون العديد من مكونات الطائرات، مثل هيكل الطائرة، جزئيًا من مركبات ألياف الكربون (CFC). ومع ذلك، فهي تفتقر إلى القدرة على توصيل الكهرباء. يمكن أن تؤدي ضربة البرق التي تضرب هذا الجزء من الطائرة إلى عواقب وخيمة. يمكن أن تكون المادة المركبة من البلاستيك والمعدن بديلاً مناسبًا للتشتت غير الخطير لمثل هذا الخيار.

الخبر الأصلي من معهد البحوث