導(dǎo)電橡膠
導(dǎo)電橡膠是將玻璃鍍銀、鋁鍍銀、銀等導(dǎo)電顆粒均勻分布在硅橡膠中,通過壓力使導(dǎo)電顆粒接觸,達到良好的導(dǎo)電性能。在軍事和商業(yè)上都有應(yīng)用。其主要作用是密封和電磁屏蔽。產(chǎn)品可以模壓或擠出成形,有片裝或其他的沖切形狀可供選擇。屏蔽性能高達120 dB (10 GHz)。分為CONSIL-NC(石墨鍍鎳填硅橡膠)CONSIL-V (銀填充硅橡膠擠出襯墊) CONSIL-A (鋁鍍銀填硅橡膠) CONSIL-N (鎳鍍銀填硅橡膠) CONSIL-C(銅鍍銀填硅橡膠) SC-CONSIL(石墨填硅橡膠CONSIL-R (純銀填硅橡膠) CONSIL-II(銀填硅橡膠模制襯墊)等
原理
電磁屏蔽
主要原理有二:1.導(dǎo)電橡膠內(nèi)填充的導(dǎo)電顆粒當(dāng)填充一定體積份數(shù)時,相互接觸,形成電子連續(xù)狀態(tài),當(dāng)外界電磁場到導(dǎo)電橡膠外部時,強烈的電磁波打到導(dǎo)電顆粒自由電子上,自由電子自由運動,自由電子在運動過程中形成與外界電磁場相反的電磁場,內(nèi)外電磁場相互抵消,達到削弱電磁干擾
波的作用;2.另外一個原理是能量轉(zhuǎn)化,能量守恒定律,電磁波打到自由電子上,自由電子運動過程中,由于導(dǎo)電顆粒是有一定電阻,產(chǎn)生熱量,即電磁干擾波——自由電子運動動能——熱能,以削弱電磁干擾波。
依據(jù)電流、電壓和電阻的關(guān)系,只要有電壓降時,總是會存在一定電流流動,只是電流太小,人感覺不到。導(dǎo)電橡膠的體積電阻相對金屬還是很大,依據(jù)體積電阻與距離成正比的關(guān)系,距離越長,阻值越大。在醫(yī)用電極上,導(dǎo)電橡膠已經(jīng)被廣泛應(yīng)用,此時導(dǎo)電橡膠電極較薄,一般是在1mm以下,電極只是在上下二個面接觸,即距離只有1mm,這時導(dǎo)電橡膠是完全通電的。
2結(jié)構(gòu)
導(dǎo)電橡膠必須受一定的壓縮力才能良好導(dǎo)電,所以結(jié)構(gòu)設(shè)計必須保證合適的壓力又不過壓。板材最佳高度壓縮量在7~15%;實心圓形、D形最佳高度壓縮量在12~30%;管狀、P形最佳高度壓縮量在20~60%
3用途
導(dǎo)電橡膠具有良好的電磁密封和水汽密封能力,在一定壓力下能夠提供良好的導(dǎo)電性(抑制頻率達到40GHz)。
產(chǎn)品滿足美軍標(biāo)MIL-G-83528在電子、電信、電力、軍工、航空、航天、艦船等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。該產(chǎn)品主要以高性能硅橡膠為基料,配特種填料(如銅鍍銀、鋁鍍銀、玻璃鍍銀、石墨鍍鎳顆粒等)和助劑,并經(jīng)嚴(yán)格受控的工藝制作而成,體積電阻率可達0.004歐*厘米,穩(wěn)定性好。
4應(yīng)用
導(dǎo)電橡膠通常是指體積電阻在10的9次歐姆厘米以內(nèi),由于橡膠是優(yōu)良的絕緣體,體積電阻大于10的14次左右。導(dǎo)電橡膠分為防靜電級別導(dǎo)電橡膠,體積電阻在10的5次至10的9次方之間,導(dǎo)電炭黑填充的導(dǎo)電橡膠,體積電阻通??杀3衷趲浊W,甚至更低至一二百歐,再低低于50歐姆厘米的已經(jīng)是難度非常大。當(dāng)體積電阻低于10歐姆厘米以下時,導(dǎo)電橡膠即具有電磁屏蔽功能。下文講的即是體積電阻在10歐姆厘米以下,主要用于電磁屏蔽場合,也用于機箱、機柜、方艙等電子和微波波導(dǎo)系統(tǒng),連接器襯墊等。
5選購
在日常生活中,我們完全可以剪下一小片的導(dǎo)電橡膠修理像遙控器的電接觸頭的位置,對于像遙控器的電池電極地方的鐵片比較容易被腐蝕,如果換用導(dǎo)電橡膠薄片來代替電極,一不會生銹,二又可防水,三更換也方便,不失為一個好的選擇。而只是用導(dǎo)電炭黑填充的導(dǎo)電橡膠,體積電阻在幾百歐姆厘米范圍即可用于日常生活。
我們時??紤]一個問題:電磁屏蔽效能與體積電阻一定成正比例嗎?即導(dǎo)電性越好,屏蔽效能越高?
據(jù)外國學(xué)者研究發(fā)現(xiàn),削弱干擾波的方法有三種:屏蔽、吸波和濾波。導(dǎo)電橡膠由于其導(dǎo)電顆粒的作用,電子在運動過程中,可產(chǎn)生與外界相反的磁場,起到屏蔽的作用。但吸波的原理與屏蔽相似,同樣是用到微觀粒子。當(dāng)填充的導(dǎo)電顆粒達到納米級別時,不只是達到粒徑是nm,更重要的是具有較高的比表面積,空隙率,這樣的納米粒子將具有更好的納米效應(yīng),納米效應(yīng)即可有吸波作用。就是導(dǎo)電顆粒填充的導(dǎo)電橡膠,可起到屏蔽與吸波的作用。體積電阻可能只是從某一側(cè)面反映屏蔽的大小,但無法衡量吸波能力的大小。而導(dǎo)電炭黑填充的導(dǎo)電橡膠雖然體積電阻較大,但由于其納米粒徑與納米效應(yīng),可具有吸波功能。所以我們也會在微波爐上看到炭黑填充的橡膠作密封條,微波爐的磁場強度特別大,高達14G以上,而炭黑填充的橡膠即可較好的削弱磁場波。
6案例
鎳包銅粉:
鎳包銅粉是導(dǎo)電硅橡膠目前最理想的導(dǎo)電填充料,優(yōu)秀的導(dǎo)電性能和電磁波屏蔽性能,在導(dǎo)電橡膠高溫成形時具良好的抗氧化,各種環(huán)境抗腐蝕性強(鹽霧試驗)和具有相當(dāng)長的使用壽命,保證產(chǎn)品的合格率的為百分百。成本上比鍍銀類產(chǎn)品如:鍍銀玻璃微珠,鍍銀鋁粉,鍍銀銅粉和純銀粉等,具有成本上的強勁優(yōu)勢。不因銀價上升而導(dǎo)致供價不穩(wěn)定。鎳包銅粉具有供價穩(wěn)定性能相當(dāng)。是末來導(dǎo)電硅橡膠的主導(dǎo)填充粉末。市場主要代表型號有,騰飛金屬科技W-5鎳包銅粉。其因技術(shù)比較成熟,鍍層好,能夠在各種橡膠中完美的填充使用,可以從技術(shù)的角度上講:一個好的鎳包銅粉在生產(chǎn)技術(shù)上有相當(dāng)多的技術(shù)難點,鍍層不好達不到屏蔽性能的要求。選擇好的鎳包銅粉是生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。
鋁鍍銀導(dǎo)電橡膠:具有優(yōu)良的屏蔽性能和抗煙霧性能;
銅鍍銀導(dǎo)電橡膠:具有最優(yōu)良的導(dǎo)電性;
玻璃鍍銀導(dǎo)電橡膠:具有最佳性價比;
純銀導(dǎo)電橡膠:具有良好的防霉菌性。
其他導(dǎo)電橡膠介紹
FIP (Form-In-Place)導(dǎo)電橡膠,是針對尺寸小之又小的電磁密封襯墊需求,出現(xiàn)的一類新型高性能電磁屏蔽復(fù)合材料,在電磁屏蔽材料行業(yè)中,通常稱作點膠 導(dǎo)電橡膠。這種材料被專門設(shè)計為流體狀態(tài),由單組分或雙組分硅橡膠和金屬基導(dǎo)電性填料均勻混合制成。
FIP,又被稱為點膠成形、現(xiàn)場成形、就地成形、原位成形、表面點膠和表面滴膠,指得是導(dǎo)電橡膠的成形方法。
使用時,通過計算機操作的數(shù)控機床,將流體狀態(tài)的未固化導(dǎo)電橡膠,施加氣壓后從針頭點涂于法蘭表面的指定位置。點出的膠料不流淌、不變形,接觸空氣中的濕氣,在室溫下即可原位成形,固化后和基底形成永久粘結(jié)。
FIP導(dǎo)電橡膠,主要功能是在導(dǎo)電表面之間提供低阻抗和柔性連接,而且提供環(huán)境密封,直接用于待屏蔽部位。由于其具有良好的觸變性和粘接性,可方便的直接應(yīng)用在多種金屬化塑料和金屬材料制成的法蘭表面上。
項目 | 導(dǎo)電填料 |
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銀 | 鎳-銅 | 銀-鎳 | 銀-鋁 | 銀-玻璃 | 銀包銅 | 炭黑 |
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邵爾A型硬度/度 | 65±5 | 5±5 | 75±5 | 65±5 | 65±5 | 65±10 | 65±7 |
拉伸強度/MPa | ≥2.07 | ≥1.38 | ≥1.38 | ≥1.38 | ≥1.03 | ≥1.38 | ≥3.80 |
拉斷伸長率/% | ≥200 | ≥100 | ≥100 | >100 | ≥75 | ≥100 | >100 |
壓縮永久變形(70 h×l00℃)/% | ≤45 | ≤32 | ≤32 | ≤32 | ≤30 | ≤30 | ≤45 |
最高使用溫度/℃ | 160/200 | 125 | 125 | 160/200 | 160 | 150 | 200 |
導(dǎo)電性能及電性能穩(wěn)定性/(Ω·cm) | ≤0.002 | ≤0.004 | ≤0.005 | ≤0.008 | ≤0.009 | ≤0.1 | ≤8.0 |
屏蔽效能/dB |
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≥200 kHz(磁場) | 70 | 70 | 70 | 60 | 70 | NA | - |
100 MHz(電場) | 120 | 120 | 120 | 115 | 120 | 100 | 80 |
500 MHz(電場) | 120 | 120 | 120 | 110 | 120 | 100 | 80 |
2 GHz(平面波) | 120 | 120 | 115 | 105 | 120 | 100 | 60 |
10 GHz(平面波) | 120 | 120 | 110 | 100 | 120 | 100 | 50 |
性能特點對比 |
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屏蔽效能 | 優(yōu) | 良 | 良 | 良 | 中 | 中 | 差 |
成本 | 最高 | 較高 | 較高 | 高 | 中 | 低 | 最低 |
耐腐蝕性 | 優(yōu)級 | 差 | 良 | 優(yōu) | 良 | 中 | 差 |