Проводимите пасти, вид композитен материал, който позволява електрическа проводимост, служат като мост между електрониката и новите енергийни сектори. Въз основа на проводимите частици те се комбинират с свързващи вещества, разтворители и различни добавки. Чрез процесите на печат и покритие те образуват проводими филми или вериги на повърхности на субстрата, като позволяват ток на предаване и сигнални връзки в електронни устройства. От малки електронни компоненти до големи фотоволтаични електроцентрали, тяхната производителност влияе пряко върху цялостната производителност на продуктите надолу по веригата, което ги прави незаменим ключов материал в съвременната индустрия.
Проводима класификация и композиция на паста
Проводимите пасти могат да бъдат разделени на няколко категории въз основа на проводимата фаза. Металните проводими пасти използват метални прахове като злато, сребро, мед и алуминий като тяхното проводимо ядро. Сребърната паста се използва широко във високи - крайни приложения поради отличната си проводимост и стабилни химични свойства. Медната паста предлага по -ниска цена и подобна проводимост на сребърната паста, но е податлива на окисляване и изисква повърхностно обработка за подобряване на стабилността. Алуминиевата паста, поради ценовото си предимство, обикновено се използва в приложения като задния електрод на фотоволтаичните клетки.
Проводимите пасти на базата на въглерод - използват графит, въглеродни черни, въглеродни нанотръби и графен като тяхната проводима фаза и са силно корозион - устойчив. Графитните пасти имат умерена проводимост и се използват предимно в колекционерите на тока на батерията. Въглеродните нанотръби и графеновите пасти, поради комбинацията от висока проводимост и гъвкавост, привличат вниманието в нововъзникващите полета като гъвкава електроника и прозрачни електроди.
Композитните проводими пасти съчетават предимствата на металните и въглеродните материали, съчетавайки силните страни и на двете. Например, сребърните - въглеродни нанотръби композитни пасти запазват високата проводимост на среброто, като същевременно намаляват използването на сребро и намаляват разходите чрез въглеродни нанотръби. Мед - Композитни пасти от графен използвайте антиоксидантните свойства на Graphene, за да подобрят стабилността на медния прах.
Независимо от типа, основният състав на проводимите пасти е неразделен от проводимата фаза, фазата на свързване и добавките. Проводимата фаза е основният детерминант на проводимата производителност. Неговата морфология, размер на частиците и чистота влияят върху образуването на проводимата мрежа. Плътно опакованите люспести частици създават по -стабилен проводим път, докато наночастиците могат да синтероват в плътен проводим филм при ниски температури. Фазата на свързващото вещество се състои от смола и разтворител. Смолата определя филма на пастата - образуващи свойства и температурно съпротивление, докато разтворителят настройва вискозитета, за да отговаря на различни процеси. Въпреки че добавките представляват малка част, те играят решаваща роля. Дисперсанти предотвратяват агломерацията на частиците, изравняващите агенти подобряват качеството на покритието, свързващите агенти засилват адхезията, а синтеровъчните помощни средства насърчават сливането на частиците.
Проводимост на производителността на пастата и влияещите фактори
Индикаторите на основните показатели на проводимите пасти включват проводимост, адхезия, стабилност и съвместимост на процесите. Проводимостта е от решаващо значение и изискванията варират в зависимост от приложението. Фотоволтаичното поле поставя големи изисквания към проводимостта, докато гъвкавата електроника изисква стабилна проводимост дори след деформация. Адхезията трябва да издържа на екологичните натоварвания. Например, пастите за автомобилната електроника трябва да поддържат добра адхезия след термично колоездене. Стабилността обхваща както химическата, така и топлинната стабилност. Медните пасти трябва да издържат на влажна и гореща среда, докато фотоволтаичните пасти трябва да издържат на дълги - термин за стареене на открито. Съвместимостта на процесите се отнася до съвместимост с процесите на печат и покритие. Печатът на екрана изисква подходяща тиксотропия, докато мастиленоструйният печат има строги изисквания относно размера на частиците и вискозитета.
Съдържанието на проводимата фаза значително влияе върху производителността. Твърде ниското съдържание затруднява формирането на непрекъсната проводима мрежа, докато твърде високото съдържание намалява адхезията. Обикновено има оптимален баланс между проводимостта и адхезията. Морфологията и дисперсията на проводимите частици също са важни. Агломерацията на частиците увеличава устойчивостта. Равномерно разпръснатите частици от люспи образуват проводими пътища през повърхностния контакт, което води до по -ниско съпротивление от точковия контакт на сферичните частици. Процесът на втвърдяване или синтероване също е от решаващо значение. Високо - Температурното синтероване може да насърчи сливането на частиците и да намали съпротивлението, но това ще ограничи избора на субстрат; Ниското - втвърдяването на температурата разчита на повърхностната активност на наночастиците и е подходящо за гъвкави субстрати.
Основни области на приложение на проводими пасти
Във фотоволтаичната индустрия проводимите пасти са от решаващо значение за подобряване на ефективността на конверсия. Фини линии на мрежата, отпечатани със сребърна паста от предната страна, трябва да сведат до минимум светлинното засенчване и да поддържат ниско съпротивление на контакт. Подходящата формулировка може ефективно да подобри ефективността на клетките. Задната алуминиева паста, образуваща задно поле, отразява неприсъединена светлина, като същевременно защитава силиконовата вафла. Неговата формулировка трябва да бъде съчетана с вафлата, за да се предотврати изкривяване. Усъвършенстването на високото технологията на батерията с висока ефективност на батерията е поставила нови изисквания към пасти. Някои батерии изискват ниско - температурни сребърни пасти, за да се избегне повредата на покритието, докато други изискват добър контакт с легирания слой, движейки развитието на нови добавки.
Предаването на мощност в захранващите батерии разчита на проводими пасти. Добавянето на материали като въглеродни нанотръби към положителни електродни пасти подобрява проводимостта на електрода и намалява вътрешната устойчивост. Пастата на раздели трябва да комбинира висока проводимост с гъвкавост, за да приспособи разширяването и свиването по време на зареждане и зареждане на батерията. Мед - сребърни композитни пасти се отличават в това отношение.
Миниатюризацията и високата плътност на електронните компоненти също разчитат на проводими пасти. В многослойните керамични кондензатори вътрешната паста на електрода трябва да бъде отпечатана върху керамичен филм с размер на микрона - с дебелина и свиване строго контролирани, за да се предотврати забавянето. Сребърна паста за RFID маркери използва сребърен - меден композитен прах, което намалява разходите, докато отговаря на изискванията за предаване на сигнала. Сензорните пасти трябва да балансират проводимостта и функционалността. Например, въглеродната паста за сензори за влажност трябва да бъде устойчива на корозия на водните пари, докато златната паста за биосензори трябва да бъде биосъвместима.
Гъвкавите проводими пасти се използват широко в гъвкавата електроника. Използвайки еластична смола като носител и комбиниращи проводими фази като сребърни нанопроводници и графен, те постигат определена степен на разтегливост и добра светлина. Те могат да се използват в гъвкави сензорни електроди, за да издържат на множество гънки и също са много стабилни за придобиване на сигнал в биоелектрическите сензори на интелигентните гривни.
Състояние на индустрията и бъдещи тенденции
Глобалният пазар на проводими пасти е значителен, като секторите на фотоволтаичните и захранващите батерии представляват значителен дял. Международните гиганти доминират високия - крайният пазар, докато китайските компании са направили някои пробиви в средата - и ниски - крайни сегменти, но високи - крайните продукти все още разчитат на внос. Индустрията е изправена пред предизвикателства като разходите, технологичното заместване и опазването на околната среда. Коефициентите на колебанията на среброто водят до приемането на ниски - сребърни технологии, с пасти, базирани на мед и въглерод-, заместващи сребърни пасти в средните - и ниски - крайни сегменти. Изискванията за опазване на околната среда водят до развитието на вода - и разтворител - безплатни пасти.
В бъдеще, материалните иновации ще се съсредоточат върху ниското съдържание на сребро- и висока производителност. Специално структурираните сребърни прахове ще намалят използването на сребро и ще развият композитни системи, за да балансират разходите и производителността. Процесите ще се развият към интелигентни и зелени процеси, подобряване на консистенцията на пастата, намаляване на замърсяването и увеличаване на степента на възстановяване на среброто. Приложенията ще се разширят в нововъзникващи полета като водородни горивни клетки, квантови точки на точки и гъвкава роботика.
Като ключов материал, свързващ електронния свят, технологичният напредък на проводимата паста ще продължи да задвижва модернизацията на индустрията надолу по веригата, придвижвайки се към ниска цена, висока производителност, зелено производство и персонализиране, осигурявайки солидна поддръжка за високо - крайно производство.