يحل ثاني أكسيد التيتانيوم المدخن HIFULL® NT-50 مشكلة هشاشة المطاط السيليكوني الناتجة عن درجات الحرارة العالية
يستخدم مطاط السيليكون (بما في ذلك مطاط السيليكون المعالج بدرجة حرارة عالية، ومطاط السيليكون المعالج بدرجة حرارة الغرفة، والمطاط السائل، وما إلى ذلك) على نطاق واسع في تغليف الإلكترونيات، وختم الفضاء الجوي، وتصنيع السيارات، وغيرها من المجالات نظرًا لخصائصه الممتازة مثل مقاومة الطقس، والعزل الكهربائي، ومقاومة درجات الحرارة العالية والمنخفضة.
ومع ذلك، في بيئات ذات درجات حرارة عالية (250 درجة مئوية فأكثر)، يكون مطاط السيليكون عرضة للتدهور التأكسدي الحراري، مما يؤدي إلى كسر سلاسل البوليمر الرئيسية، وتساقط المجموعات الجانبية، مصحوبًا بتطاير الجزيئات الصغيرة وتدمير الهياكل المتشابكة. يؤدي هذا إلى فقدان الوزن وانخفاض الخواص الميكانيكية، مما يحدّ بشكل كبير من عمر الخدمة في ظروف العمل القاسية. وقد أصبح تحسين استقرار مطاط السيليكون في درجات الحرارة العالية محورًا بحثيًا هامًا في مجال المواد.
يمتلك ثاني أكسيد التيتانيوم المدخن (TiO₂) إمكانات كبيرة كمضاف وظيفي وحشو في مجال المطاط السيليكوني بسبب ثباته الحراري وخموله الكيميائي وتأثيراته النانوية.
من بينها، يتمتع NT-50 المحضر بطريقة الطور الغازي بآفاق تطبيق واسعة في مجال المطاط السيليكوني مع مزايا حجم الجسيمات الصغيرة، والقدرة الجيدة على التشتت، والنشاط السطحي العالي.
قام فنيون من شركة HIFULL باستكشاف تأثير NT-50 على تحسين استقرار مطاط السيليكون في درجات الحرارة العالية من خلال مقارنة التغيرات في معدل الاحتفاظ بالوزن بين المطاط عالي الحرارة، والمطاط في درجة حرارة الغرفة، والمطاط السائل مع وبدون NT-50 في ظل ظروف التخزين الحراري عند 250 درجة مئوية.
هايفول® NT-50
يُعدّ HIFULL NT-50 ثاني أكسيد التيتانيوم المدخن (TiO2) المُحضّر بعملية التحلل الحراري. يتميز بحجم جسيمات متناهي الصغر، ونقاء عالٍ، ومساحة سطحية نوعية كبيرة، وتركيبة بلورية فريدة تجمع بين طوري الأناتاز والروتيل . يُستخدم هذا المنتج في مجال التحفيز والتحفيز الضوئي، كما يُمكن استخدامه كمرشح فعال للأشعة فوق البنفسجية.
اختار الفنيون ثلاثة أنواع نموذجية من مطاط السيليكون: مطاط عالي الحرارة، ومطاط بدرجة حرارة الغرفة، ومطاط سائل. وقاموا بتحضير عينات تجريبية، أُضيف إليها 1.5 % من مادة NT-50، بالإضافة إلى عينات ضابطة. خُزّنت جميع العينات حراريًا في بيئة ذات درجة حرارة ثابتة تبلغ 250 درجة مئوية، ووُزنت بانتظام، وحُسب معدل الاحتفاظ بالوزن (معدل الاحتفاظ بالوزن = الوزن بعد التخزين الحراري / الوزن الابتدائي × 100%)، ورُسم منحنى يوضح تغير معدل الاحتفاظ بالوزن مع أيام التخزين الحراري.
في منحنى معدل الاحتفاظ بالوزن لمطاط السيليكون بدون إضافة NT-50، تجاوزت نسبة فقدان الوزن في المطاط بدرجة حرارة الغرفة 40% بعد 7 أيام، وأُوقفت تجربة مسحوق المطاط. أما بالنسبة للمطاط عالي الحرارة والمطاط السائل، فقد بلغت نسبة فقدان الوزن 50% بعد 21 يومًا، وأُوقفت التجربة بسبب مسحوق المطاط.
في منحنى معدل الاحتفاظ بالوزن لمطاط السيليكون المُضاف إليه 1.5% من NT-50، كان فقدان الوزن في مطاط درجة حرارة الغرفة، والمطاط عالي الحرارة، والمطاط السائل في حدود 5% بعد 7 أيام، ولم يتجاوز 15% بعد 60 يومًا. وظل معدل الاحتفاظ بالوزن لأنواع المطاط الثلاثة أعلى من 85% خلال 60 يومًا، مما يشير إلى أن إضافة NT-50 كبح بفعالية عملية التحلل التأكسدي الحراري، وحسّن بشكل ملحوظ استقرار مطاط السيليكون في درجات الحرارة العالية.
ينعكس تحسين استقرار المطاط السيليكوني في درجات الحرارة العالية بواسطة NT-50 بشكل أساسي في ثلاثة جوانب:
تأثير الحاجز الفيزيائي: تُشكّل جزيئات NT-50 بنية شبكية كثيفة في مصفوفة مطاط السيليكون. من جهة، تُعيق هذه البنية اختراق المواد المسببة للتآكل مثل الأكسجين وبخار الماء، مما يقلل من حدوث تفاعلات الأكسدة الحرارية؛ ومن جهة أخرى، تُثبّط تطاير الجزيئات الصغيرة الناتجة عن التحلل الحراري لمطاط السيليكون، مما يقلل من فقدان الوزن.
تأثير إزالة الجذور الحرة: كمادة شبه موصلة، يمكن لأزواج الإلكترونات السطحية لـ NT-50 التقاط الجذور الحرة الناتجة عن التحلل الحراري، وإنهاء تفاعل سلسلة الجذور الحرة، وتثبيط التحلل التأكسدي للمواد بشكل أساسي.
تحسين التوصيل الحراري: يمكن للتوصيل الحراري العالي لـ NT-50 أن يحسن من تجانس التوزيع الحراري لمطاط السيليكون، ويقلل من التدهور المتسارع الناتج عن ارتفاع درجة الحرارة الموضعي، ويجعل الحرارة تنتشر بكفاءة أكبر، ويؤخر عملية الشيخوخة الحرارية الشاملة.
يعمل ثاني أكسيد التيتانيوم المدخن NT-50 بشكل فعال على تثبيط التحلل التأكسدي الحراري عالي الحرارة للمطاط السيليكوني، مما يوفر حلاً عمليًا لتحسين عمر الخدمة في البيئات القاسية.
من منظور التطبيقات الصناعية، يُمكن توسيع نطاق استخدام مطاط السيليكون المُضاف إلى NT-50 ليشمل مجالات تتطلب مقاومة قاسية لدرجات الحرارة العالية، مثل حشو محركات الطائرات، وتغليف بطاريات مركبات الطاقة الجديدة، وتبديد الحرارة في المعدات الإلكترونية المتطورة. يُعالج هذا المطاط مشكلة "الشيخوخة السهلة عند درجات الحرارة العالية" لمطاط السيليكون التقليدي، ومن المتوقع أن يُسهم في بناء نظام استقرار حراري أكثر كفاءة، ويُعزز تطوير مواد مطاط السيليكون نحو درجات حرارة أعلى، وأكثر موثوقية، وعمرًا أطول، ويُوفر دعمًا ماديًا أساسيًا لتطوير صناعة تصنيع متطورة.
ثاني أكسيد التيتانيوم المدخن الآخر
HIFULL® NF-50
مرحباً بالعملاء
اسمي فان، وأنا مدير أعمال شركة HIFULL، وأعمل في صناعة السيليكا المدخنة منذ أكثر من 10 سنوات. لا تتردد في الاتصال بي. يسعدني أن أقدم لك أفضل الخدمات والمنتجات.
