مترجم: حبیب الله علیخانی
منبع:راسخون
منبع:راسخون
تجزیه و تحلیل انجام شده بر روی این بازار در سال 2004، نشان داد که اجزا الکترونیکی در اروپا که در بخش کامپیوتر استفاده می شوند، اندازه ی بازاری در حدود 13.51 میلیارد یورو را به خود اختصاص داده است. این میزان، 29 % از کل بازار را به خود اختصاص داده است. بازار ارتباطات مخصوصاً تلفن های همراه، دومین بخش بزرگ از این بازار است که در حدود 10.97 میلیارد یورو یا 23 % از بازار را به خود اختصاص داده است. بعد از این صنعت، صنعت اتومبیل وجود دارد که سهم آن از بازار، 9.15 میلیارد یورو می باشد که این میزان، 19 % از کل بازار می باشد. گروه های خانگی و صنعتی، به ترتیب، در حدود 6.5 میلیارد یورو و 6.2 میلیارد یورو را به خود اختصاص داده است که به ترتیب، 14 و 13 % از بازار را به خود اختصاص داده است.
فروش آمریکا از محصولات الکترونیکی مصرفی از 135 میلیارد یورو در سال 2005، فراتر رفته است. متوسط استفاده ی خانوار آمریکایی از این محصولات 25 وسیله ی الکترونیکی است که از گوشی مبایل گرفته تا دوربین دیجیتال، متغیر می باشد. فروش تلویزیون در سال 2005 و در انگلیس، در حدود 4.5 میلیون یورو بوده است که روند فروش به سمت مدل های دیجیتال جدید از صفحه ی نمایش می باشد.
همپوشانی میان دو تکنولوژی تلویزیون دیجیتال، موجب افزایش کارایی این سیستم ها شده است. این تکنولوژی ها، در واقع صفحات نمایش کریستال مایع (LCD) و تکنولوژی نمایش پلاسما می باشد. توسعه ی تکنولوژی LCD با نور پس زمینه، به موازات تکنولوژی لامپ فلورسنت کاتدی سرد، همراه شد. پلیمر مورد استفاده در تکنولوژی نور پس زمینه، پلی متیل متااکریلات (PMMA) است که حاو میکروذرت سیلیکونی کروی، است. برخلاف LCD دارای نور پس زمینه، پیکسل ها در صفحات نمایش پلاسمایی منبع نور محسوب می شوند. در نتیجه، وقتی اندازه ی صفحات نمایش کاهش می یابد، پیکسل ها کوچکتر می شود و موجب ایجاد نوری کمتر می شود که منج به یک تصویر فاقد روشنایی می شود. تمام این محصولات، حاوی اجزای الکترونیکی است که بسیاری از آنها، حاوی پلیمر است.
یکی از تجارت های اصلی محرک بازار در زمان کنونی، ارتباطات سیار می باشد. علارغم اشباع ظاهری بازار در بخشی از اروپا، تعداد استفاده کننده های جهانی از گوشی های همراه، به بیش از دو میلیارد رسیده است (در انتهای سال 2005). این مقادیر نشاندهنده ی رشد قابل توجه این محصول می باشد. در واقع در انتهای سال 2008، تعداد استفاده کننده ها از گوشی های موبایل، به سه میلیارد رسیده است. گوشی های تلفن همراه نمونه وار، دارای 40 % پلیمر می باشد که این میزان در صورت محاسبه بر اساس وزن، به 75 % می رسد. از زمان سال 1992 تاکنون، وزن متوسط تلفن های همراه امروزه از مقدار 500 گرم به 100 گرم کاهش یافته است.
پلیمرهای مورد استفاده در گوشی های موبایل، شامل اکریلونیتریل- بوتادین- استایرن (ABS) یا PC برای بخش های خارجی یا قاب ها می باشد که علت استفاده از آنها، کیفیت و دوام بالا و سبک بودن می باشد. شفافیت خوب یک ویژگی ضروری برای صفحات نمایش می باشد و از این رو، PC و PMMA برای این کاربرد، استفاده می شود. تولیدکننده های اتصال های الکتریکی نیز دارای چند گزینه برای تولید هستند: آنها می توانند پلی بوتیلن تترافتالات (PBT) و پلی آمید (PA) را مورد استفاده قرار دهند. به دلایل ایمنی، الاستومرها مواد خام مورد استفاده در آنتن ها می باشد. مواد بر پایه ی PCB یک رزین اپوکسی است و به دلیل مقاومت آنها در برابر حرارت و همچنین انعطاف پذیری طراحی، در برخی کاربردها، استفاده می شوند. این اجزا به خودی خود، ممکن است با استفاده از PA، PBT و یا پلی اتر سولفون (PES) تولید شوند که موجب می شوند کارایی فوق العاده به همراه مقاومت در برابر عایق کاری و مقاومت حرارتی مناسبی، ایجاد شود.
مشتری های اجزای الکترونیکی می توانند به 4 گروه طبقه بندی شوند. توزیع کننده های کاتالوگ، تولیدکننده های ادوات اتصالی (CEM)، تولیدکننده های ادوات اصلی (OEM) و توزیع کننده های خارج کشور.
یک بازار مهم بخش باتری است و استفاده ی پلیمر در این بخش، می تواند به سه رویه ی متمایز، گروه بندی شود. برای مثال، پلیمرها ممکن است در تولید جداسازهای باتری های سنتی مورد استفاده قرار گیرد. این بخش ها، یک جدایش فیزیکی بین صفحات مثبت و منفی ایجاد می کنند در حالی که جریان الکترونی، به طور پیوسته در داخل الکترولیت، ایجاد می شود. الیاف پلی استر و پلی پروپیلن (PP) ممکن است برای تقویت صفحات باتری، مورد استفاده قرار گیرد. عملکرد ثانویه ی این پلیمرها، در محفظه ی باتری می باشد. این بدنه باید در برابر حملات مواد شیمیایی مقاوم باشد و استحکام مکانیکی مطلوبی داشته باشد.
سلول های پلیمری در باتری های یون لیتیومی از پلیمر به عنوان یک بخش از عملکرد الکتروشیمیایی باتری استفاده می کنند و این باتری ها، به طور گسترده ای برای محصولات قابل حمل مانند لپ تاپ ها و گوشی های موبایل، استفاده می شوند. پلیمرهای ترکیب شده با فلز لیتیم، یک تکنولوژی جدید است که در کانادا توسعه یافته است. این کامپوزیت حاوی الکترولیت پلیمری جامد است که با انحلال نمک لیتیم در یک کوپلیمر خوب، تولید می شوند. کاتدهای اکسید فلزی نیز از مواد کامپوزیتی پلاستیکی تولید می شوند.
نه تنها پلیمرها در ذخیره سازی برق، مورد استفاده قرار می گیرند بلکه از آنها در تولید حافظه های داده نیز استفاده می شود. این کار توسط محققینی در شرکت Hp انجام شده است. پلیمرهای با رسانایی ذاتی مانند پلی اتیلن دی اکسی تیوفن (PEDOT) که با نام تجاری Oligotron شناخته می شوند، برای تولید حافظه های داده، استفاده می شوند. البته این حافظه ها حاوی لایه های پلاستیکی است که در واقع یک فویل انعطاف پذیر است که PEDPT به صورت نقاطی بر روی این فویل، ایجاد می شود. زیرلایه ی مورد استفاده در این کاربرد، از جنس دیود سیلیکونی غیر آلی است.
یکی از اجزایی که در آنها پلیمر استفاده می شود، عبارتند از: خازن ها. این خازن ها، حاوی فیلم های فلزی است که در بین آنها، فیلم های پلی استر و یا پلی پروپیلن، قرار دارد. در طراحی های دما بالا ممکن است از پلی تترافلئورواتیلن (تفلون (PTFE)) استفاده شود. دمای کاری این پلیمر، 200 درجه ی سانتیگراد است. در جاهایی که تلورانس دمایی، وجود دارد، PCB جزء گزینه های ما می باشد.
یکی از خواص اصلی در زمان انتخاب مواد مورد استفاده در ساخت بردهای چاپی، دمای تبدیل به حالت شیشه ای (T_g) می باشد. مواد دما بالا دارای T_g=150℃ می باشد. در این حالت، دمای عملیاتی برابر با 130 درجه، مناسب می باشد و همچنین در برابر دماهای بین 260 تا 280 درجه ی سانتیگراد در یک بازه ی زمانی کوتاه، مقاومت می کند. به هر حال، استفاده از پلی ایمیدها، موجب می شود تا عملیات در دماهای بالا، قابل انجام باشد. در انتخاب مواد مناسب برای PCB، این ضروری است که در ذهن داشته باشیم که این ماده باید در طی لحیم کاری، در برابر دماهای لحیم کاری، مناسب باشد.
در حالی که موس یک سیستم کنترلی ترجیح داده شده برای بسیاری از کاربران کامپیوترهای شخصی است، صفحات نمایش لمسی به طور روز افزون در حال توسعه می باشند و در کاربردهای صنعتی و سایر کاربردها مانند سیستم های درمان بیماران در بیمارستان، ماشین های بازی و کامپیوترها، مورد استفاده قرار گرفته اند. تکنولوژی های کنترلی مختلف، مقاومت بالا دارند وظرفیت موجی سطح و استفاده از آنها بالاست. به هر حال، در تمام سیستم ها از پلیمرها، استفاده نمی شود. آن دسته از سیستم هایی که شامل سیستم های مقاومتی هستند، معمولا از زیرلایه های شیشه، PC، اکریلیک و زیرلایه های دیگری تشکیل شده اند که به لایه ای انعطاف پذیر از جنس پلی استر، متصل هستند.
یکی دیگر از بازارهای اصلی برای اجزای کامپیوتری، صنعت اتومبیل است که در آن، پلاستیک ها، در حدود 13 % از وزن کل ماشین را تشکیل می دهند. این اعتقاد وجود دارد که این صنعت 90 % از بهبود طراحی های ماشین را بر اساس پلیمر انجام می دهند و بدین صورت، در آینده، میزان پلیمر در وسایل الکترونیک، افزایش می یابد. با نگاه به سال 2007، این پیش بینی انجام شده است که پلاستیک ها، حدود 18 % از وزن کلی ماشین ها را در آینده به خود اختصاص خواهد داد. به طور متوسط، در حدود 80 % از وزن ماشین بازیافت می شود و این مواد بازیافتی، عمدتاً فلزات، سرامیک ها و لاستیک می باشند که در صورت بازیافت نشدن، دفن می شوند. دستورالعمل بازیافت وسایل نقلیه موجب شده است تا میزان مواد دفن شده کاهش یابد و این مواد بیشتر بازیافت و ریکاوری شوند. در نتیجه، این مهم است که طراحان وسایل، بتوانند سیستم ها را به گونه ای بسازند که بازیافت آنها به سهولت بیشتری انجام شود.
پلیمرها، در پیل های سوختی نیز کاربرد دارد. آن دسته از مباحث جالب توجه در این زمینه، غشاهای الکترولیتی پلیمری (PEM) و طراحی پیل های سوختی اسید فسفریک (PAFC) می باشد. این طراحی در واقع شامل اسید فسفریک مایع در یک زمینه ی تشکیل شده از سیلیکون کاربید با پیوند تفلون است. در مارس 2005، Ticona گزارش داد که اولین نمونه از این پیل های سوختی ساخته شده است. بر اساس گزارش، این پیل ها، با روش ترموپلاستیک، تولید شده است. آنها ادعا کرده اند که این روش، موجب کاهش حداقل 50 % هزینه های سوخت در مقایسه با سایر انواع پیل های سوختی می شود. واحدهای 17 سلولی، حاوی صفحات دو قطبی قالب گیری شده به روش تزریقی از غشای کریستال مایع Vectra است و صفحات انتهایی نیز از جنس فوترون پلی فنیل سولفید (PPS) است. این دو ماده از لحاظ ابعادی ثبات خوبی دارند و این ثبات را تا دمای 200 درجه، حفظ می کنند. صفحات دو قطبی LCP حاوی 85 % کربن پودری است و در یک سیکل 30 ثانیه تولید می شوند.
متداول ترین طراحی پیل سوختی برای وسایل جاده ای و کامیون های بالابر، نوع PEM است که به صورت مستقیم سوخت را به الکتریسیته تبدیل می کنند و تنها محصول خارج شده از این سلول ها، بخار آب می باشد. الکترولیت مورد استفداه در این پیل های سوختی، ترکیبات جامد آلی است که به صورت غشاهای نازک کاغذی است که به صورت ساختارهای ساندویچی و در میان کاتدهای آندی منفی و کاتدهای الکتریکی مثبت قرار دارد. هر دوی این الکترودها، از ذرات پلاتین، تشکیل شده اند. Toyota ادعا کرده است که اولین تولیدکننده ی این وسایل، در واقع یک پیل سوختی هیدروژنی خاص، توسعه داده است. این پیل، از خازن های دو لایه ای تشکیل شده است که به منظور ماکزیمم شدن بازده مورد استفاده قرار می گیرند.
با نگاه به رویه ی اصلی و توسعه های انجام شده، این فهمیده می شود که دغدغه های محیط زیستی، امروزه تحت تأثیر بازار قطعات الکترونیک می باشد. شرکت های پیشگام ژاپنی امروزه، دیسک های ذخیره سازی نوری تولید کرده اند که در آنها، از پلی لاکتیک اسید (PLA) مشتق شده از نشاسته ی ذرت، استفاده شده است و نه پلی کربنات. این ماده از تخمیر توده های بیولوژیکی تولید می شوند. امروزه از این نوع پلی لاکتیک اسید، در کامپیوترهای نوت بوک Fujitsu’s FMV-Biblio NB80K استفاده شده است.
Bayer در شرکت HC Starck subsidiary یک پلیمر شفاف را برای تولید دیودهای ساتع نور آلی (OLED) استفاده کرد. توسعه های جالب توجه که بوسیله ی شرکت US Plextronics انجام شده است، شامل طراحی OLED هایی است که شامل لامپ های رشته ای و فلورسنت می باشد. این شرکت همچنین بر روی پیل های سوختی کار می کند که در آنها، پلیمر رسانا یکی از اجزای اصلی برای جایگزینی سیلیکون، محسوب می شود.
ابرخازن هایی که قابلیت ذخیره سازی 100 ها برابری انرژی در مقایسه با خازن های معمولی دارند، و به صورت باتری عمل می کنند (بدون آنکه ایجاد تناقض در مقاومت سری معادل (ESR)). این خازن ها، قابلیت تزریق پالس های بالای انرژی را در زمان شارژ و دشارژ دارند که این مواد می تواند در زمانی در حد ثانیه، اندازه گیری شود. ولتاژهای عملیاتی بین دو تا سه ولت است. بنابراین، این ضروری است که این خازن ها به صورت سری به هم متصل شوند تا بدین صورت، اطمینان حاصل شود نیاز مورد نظر، تأمین گردد. اساس طراحی این ابرخازن ها، داشتن دو الکترود کربنی فعال شده است که در داخل یک الکترولیت آلی قرار گرفته اند. الکترودها، بوسیله ی یک غشا جداسازی می شوند که اجازه ی عبور یون ها را می دهد اما اجازه ی ایجاد تماس الکتریکی را نمی دهد. امروزه، اکسیدهای فلزی و پلیمرهای رسانا، می تواند به عنوان الکترود، مورد استفاده قرار گیرد.
ابرخازن ها دارای مقاومت تماسی معدنی است که علت آن، این است که پلیمرهای رسانا، می توانند به صورت مستقیم بر روی اتصال های جریانی، سنتز شوند. مواد مورد استفاده در الکترودها، به صورت لایه ی نازک، پودر و پوشش های با ابعاد زیر میکرون، تشکیل می شوند.
یکی دیگر از نواحی در حال رشد در زمینه ی پلیمرها، بازار پیل های خورشیدی است که هر ساله، رشدی برابر با 27 % را دارا می باشد. یکی از تکنولوژی های پیل خورشیدی بر پایه ی پلیمر، استفاده از دیودهای ساتع نوری پلیمری (PLED) می باشد و اداعا می شود که این تکنولوژی بیشترین رشد را دارا می باشد و زمانی جایگزین تکنولوژی LCD و تکنولوژی نمایش Cambridge (CDT) می شود. تکنولوژی CDT ممکن است همچنین در سلول های فوتوولتایی و به صورت عملکرد معکوس، استفاده شود. در این بخش ها، از لایه های نازک از جنس LEP بر روی زیرلایه های شیشه ای یا پلاستیکی استفاده می شود. این بخش ها، با الکترودهای شفاف اکسید قلع- ایندیوم پوشش داده می شوند. یک الکترود فلزی بر روی لایه ی پلیمری پوشش داده می شود. بعد از آن، اعمال یک میدان الکتریکی میان دو الکترود اعمال، موجب می شود تا نور از این پلیمر، ساتع شود. این تکنولوژی در دانشگاه کمبریج توسعه یافت و سپس ثبت اختراع شد.
تولید سریع نمونه های آزمایشی یک رویه ی سریع در تولید محصولات و بازارهای خدماتی و استفاده از طراحی ها بر پایه ی کامپیوتر (CAD) می باشد. داده های CAD سپس به صورت عددی برای کنترل ماشین آلات استفاده می شود و بدین صورت، اجزای واقعی از شمش تولید می شود. پلیمرهایی که برای این فرایند استفاده می شوند، عبارتند از ABS، PC، پلی پروپیلن و پلی آمید. یک روش جایگزین برای تولید سریع نمونه، استفاده از تکنولوژی استریولیتوگرافی (SLA) می باشد که توانایی اضافه کردن و یا کاهش دادن 0.1 میلی متر بر 100 میلی متر را دارد. در تکنولوژی SLA، یک باریکه از نور UV برای جامد کردن جریانی از رزین مایع حساس به نور، استفاده می شود. این وسیله، با تکنولوژی CAD کنترل می شود. این فرایند نمونه ی آزمایشی را به صورت بریده بریده، می سازد.
در سال 2005، Philips که حدود 10 % از فروش خود را بر روی تحقیقات و توسعه، سرمایه گذاری کرده است، ادعا کرده است که یک تکنولوژی جدید برای حافظه های بر پایه ی پلیمر ابداع کرده است که غیر فرار می باشد و این گفته می شود که در زمان خاموش شدن منبع برق نیز، داده ها از بین نمی رود. این تکنولوژی از ترانزیستور اثر میدانی استفاده می کند که در آن، دی الکتریک گیت از یک ماده ی پلیمری فرو- الکتریک ساخته شده است. استفاده از این سیستم ها، قابلیت تولید تگ های تشخیص فرکانس رادیویی و ارزان قمیت (RFID) را فراهم می آورد. این محصول، به طور گسترده ای در کسب و کارهای خرده فروشی کاربرد دارد و میزان تولید آنها در سال 2005، در حدود 1.3 میلیارد قطعه بوده است.
بازیافت پلیمر یک ویژگی نرمال در صنعت پلاستیک محسوب نمی شود و تنها 6.3 % از پلاستیک ها، بازیافت می شوند. بنابراین، یک فشار قابل توجه در افزایش این مقدار وجود دارد. یک علاقه ی روز افزون در توسعه ی بازیافت پلیمرها، مشاهده شده است. این مسئله، در نوامبر 2004 و در Japan Chemical Week مطرح شده است. این گفته شده است که گروه الکترونیک NEC ژاپن، خاکستر بادی را به همراه رزین PC مقاوم در برابر شعله، بازیافت می کند.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.
منبع مقاله :
Polymer in electronic/ Keith Cousins
فروش آمریکا از محصولات الکترونیکی مصرفی از 135 میلیارد یورو در سال 2005، فراتر رفته است. متوسط استفاده ی خانوار آمریکایی از این محصولات 25 وسیله ی الکترونیکی است که از گوشی مبایل گرفته تا دوربین دیجیتال، متغیر می باشد. فروش تلویزیون در سال 2005 و در انگلیس، در حدود 4.5 میلیون یورو بوده است که روند فروش به سمت مدل های دیجیتال جدید از صفحه ی نمایش می باشد.
همپوشانی میان دو تکنولوژی تلویزیون دیجیتال، موجب افزایش کارایی این سیستم ها شده است. این تکنولوژی ها، در واقع صفحات نمایش کریستال مایع (LCD) و تکنولوژی نمایش پلاسما می باشد. توسعه ی تکنولوژی LCD با نور پس زمینه، به موازات تکنولوژی لامپ فلورسنت کاتدی سرد، همراه شد. پلیمر مورد استفاده در تکنولوژی نور پس زمینه، پلی متیل متااکریلات (PMMA) است که حاو میکروذرت سیلیکونی کروی، است. برخلاف LCD دارای نور پس زمینه، پیکسل ها در صفحات نمایش پلاسمایی منبع نور محسوب می شوند. در نتیجه، وقتی اندازه ی صفحات نمایش کاهش می یابد، پیکسل ها کوچکتر می شود و موجب ایجاد نوری کمتر می شود که منج به یک تصویر فاقد روشنایی می شود. تمام این محصولات، حاوی اجزای الکترونیکی است که بسیاری از آنها، حاوی پلیمر است.
یکی از تجارت های اصلی محرک بازار در زمان کنونی، ارتباطات سیار می باشد. علارغم اشباع ظاهری بازار در بخشی از اروپا، تعداد استفاده کننده های جهانی از گوشی های همراه، به بیش از دو میلیارد رسیده است (در انتهای سال 2005). این مقادیر نشاندهنده ی رشد قابل توجه این محصول می باشد. در واقع در انتهای سال 2008، تعداد استفاده کننده ها از گوشی های موبایل، به سه میلیارد رسیده است. گوشی های تلفن همراه نمونه وار، دارای 40 % پلیمر می باشد که این میزان در صورت محاسبه بر اساس وزن، به 75 % می رسد. از زمان سال 1992 تاکنون، وزن متوسط تلفن های همراه امروزه از مقدار 500 گرم به 100 گرم کاهش یافته است.
پلیمرهای مورد استفاده در گوشی های موبایل، شامل اکریلونیتریل- بوتادین- استایرن (ABS) یا PC برای بخش های خارجی یا قاب ها می باشد که علت استفاده از آنها، کیفیت و دوام بالا و سبک بودن می باشد. شفافیت خوب یک ویژگی ضروری برای صفحات نمایش می باشد و از این رو، PC و PMMA برای این کاربرد، استفاده می شود. تولیدکننده های اتصال های الکتریکی نیز دارای چند گزینه برای تولید هستند: آنها می توانند پلی بوتیلن تترافتالات (PBT) و پلی آمید (PA) را مورد استفاده قرار دهند. به دلایل ایمنی، الاستومرها مواد خام مورد استفاده در آنتن ها می باشد. مواد بر پایه ی PCB یک رزین اپوکسی است و به دلیل مقاومت آنها در برابر حرارت و همچنین انعطاف پذیری طراحی، در برخی کاربردها، استفاده می شوند. این اجزا به خودی خود، ممکن است با استفاده از PA، PBT و یا پلی اتر سولفون (PES) تولید شوند که موجب می شوند کارایی فوق العاده به همراه مقاومت در برابر عایق کاری و مقاومت حرارتی مناسبی، ایجاد شود.
مشتری های اجزای الکترونیکی می توانند به 4 گروه طبقه بندی شوند. توزیع کننده های کاتالوگ، تولیدکننده های ادوات اتصالی (CEM)، تولیدکننده های ادوات اصلی (OEM) و توزیع کننده های خارج کشور.
یک بازار مهم بخش باتری است و استفاده ی پلیمر در این بخش، می تواند به سه رویه ی متمایز، گروه بندی شود. برای مثال، پلیمرها ممکن است در تولید جداسازهای باتری های سنتی مورد استفاده قرار گیرد. این بخش ها، یک جدایش فیزیکی بین صفحات مثبت و منفی ایجاد می کنند در حالی که جریان الکترونی، به طور پیوسته در داخل الکترولیت، ایجاد می شود. الیاف پلی استر و پلی پروپیلن (PP) ممکن است برای تقویت صفحات باتری، مورد استفاده قرار گیرد. عملکرد ثانویه ی این پلیمرها، در محفظه ی باتری می باشد. این بدنه باید در برابر حملات مواد شیمیایی مقاوم باشد و استحکام مکانیکی مطلوبی داشته باشد.
سلول های پلیمری در باتری های یون لیتیومی از پلیمر به عنوان یک بخش از عملکرد الکتروشیمیایی باتری استفاده می کنند و این باتری ها، به طور گسترده ای برای محصولات قابل حمل مانند لپ تاپ ها و گوشی های موبایل، استفاده می شوند. پلیمرهای ترکیب شده با فلز لیتیم، یک تکنولوژی جدید است که در کانادا توسعه یافته است. این کامپوزیت حاوی الکترولیت پلیمری جامد است که با انحلال نمک لیتیم در یک کوپلیمر خوب، تولید می شوند. کاتدهای اکسید فلزی نیز از مواد کامپوزیتی پلاستیکی تولید می شوند.
نه تنها پلیمرها در ذخیره سازی برق، مورد استفاده قرار می گیرند بلکه از آنها در تولید حافظه های داده نیز استفاده می شود. این کار توسط محققینی در شرکت Hp انجام شده است. پلیمرهای با رسانایی ذاتی مانند پلی اتیلن دی اکسی تیوفن (PEDOT) که با نام تجاری Oligotron شناخته می شوند، برای تولید حافظه های داده، استفاده می شوند. البته این حافظه ها حاوی لایه های پلاستیکی است که در واقع یک فویل انعطاف پذیر است که PEDPT به صورت نقاطی بر روی این فویل، ایجاد می شود. زیرلایه ی مورد استفاده در این کاربرد، از جنس دیود سیلیکونی غیر آلی است.
یکی از اجزایی که در آنها پلیمر استفاده می شود، عبارتند از: خازن ها. این خازن ها، حاوی فیلم های فلزی است که در بین آنها، فیلم های پلی استر و یا پلی پروپیلن، قرار دارد. در طراحی های دما بالا ممکن است از پلی تترافلئورواتیلن (تفلون (PTFE)) استفاده شود. دمای کاری این پلیمر، 200 درجه ی سانتیگراد است. در جاهایی که تلورانس دمایی، وجود دارد، PCB جزء گزینه های ما می باشد.
یکی از خواص اصلی در زمان انتخاب مواد مورد استفاده در ساخت بردهای چاپی، دمای تبدیل به حالت شیشه ای (T_g) می باشد. مواد دما بالا دارای T_g=150℃ می باشد. در این حالت، دمای عملیاتی برابر با 130 درجه، مناسب می باشد و همچنین در برابر دماهای بین 260 تا 280 درجه ی سانتیگراد در یک بازه ی زمانی کوتاه، مقاومت می کند. به هر حال، استفاده از پلی ایمیدها، موجب می شود تا عملیات در دماهای بالا، قابل انجام باشد. در انتخاب مواد مناسب برای PCB، این ضروری است که در ذهن داشته باشیم که این ماده باید در طی لحیم کاری، در برابر دماهای لحیم کاری، مناسب باشد.
در حالی که موس یک سیستم کنترلی ترجیح داده شده برای بسیاری از کاربران کامپیوترهای شخصی است، صفحات نمایش لمسی به طور روز افزون در حال توسعه می باشند و در کاربردهای صنعتی و سایر کاربردها مانند سیستم های درمان بیماران در بیمارستان، ماشین های بازی و کامپیوترها، مورد استفاده قرار گرفته اند. تکنولوژی های کنترلی مختلف، مقاومت بالا دارند وظرفیت موجی سطح و استفاده از آنها بالاست. به هر حال، در تمام سیستم ها از پلیمرها، استفاده نمی شود. آن دسته از سیستم هایی که شامل سیستم های مقاومتی هستند، معمولا از زیرلایه های شیشه، PC، اکریلیک و زیرلایه های دیگری تشکیل شده اند که به لایه ای انعطاف پذیر از جنس پلی استر، متصل هستند.
یکی دیگر از بازارهای اصلی برای اجزای کامپیوتری، صنعت اتومبیل است که در آن، پلاستیک ها، در حدود 13 % از وزن کل ماشین را تشکیل می دهند. این اعتقاد وجود دارد که این صنعت 90 % از بهبود طراحی های ماشین را بر اساس پلیمر انجام می دهند و بدین صورت، در آینده، میزان پلیمر در وسایل الکترونیک، افزایش می یابد. با نگاه به سال 2007، این پیش بینی انجام شده است که پلاستیک ها، حدود 18 % از وزن کلی ماشین ها را در آینده به خود اختصاص خواهد داد. به طور متوسط، در حدود 80 % از وزن ماشین بازیافت می شود و این مواد بازیافتی، عمدتاً فلزات، سرامیک ها و لاستیک می باشند که در صورت بازیافت نشدن، دفن می شوند. دستورالعمل بازیافت وسایل نقلیه موجب شده است تا میزان مواد دفن شده کاهش یابد و این مواد بیشتر بازیافت و ریکاوری شوند. در نتیجه، این مهم است که طراحان وسایل، بتوانند سیستم ها را به گونه ای بسازند که بازیافت آنها به سهولت بیشتری انجام شود.
پلیمرها، در پیل های سوختی نیز کاربرد دارد. آن دسته از مباحث جالب توجه در این زمینه، غشاهای الکترولیتی پلیمری (PEM) و طراحی پیل های سوختی اسید فسفریک (PAFC) می باشد. این طراحی در واقع شامل اسید فسفریک مایع در یک زمینه ی تشکیل شده از سیلیکون کاربید با پیوند تفلون است. در مارس 2005، Ticona گزارش داد که اولین نمونه از این پیل های سوختی ساخته شده است. بر اساس گزارش، این پیل ها، با روش ترموپلاستیک، تولید شده است. آنها ادعا کرده اند که این روش، موجب کاهش حداقل 50 % هزینه های سوخت در مقایسه با سایر انواع پیل های سوختی می شود. واحدهای 17 سلولی، حاوی صفحات دو قطبی قالب گیری شده به روش تزریقی از غشای کریستال مایع Vectra است و صفحات انتهایی نیز از جنس فوترون پلی فنیل سولفید (PPS) است. این دو ماده از لحاظ ابعادی ثبات خوبی دارند و این ثبات را تا دمای 200 درجه، حفظ می کنند. صفحات دو قطبی LCP حاوی 85 % کربن پودری است و در یک سیکل 30 ثانیه تولید می شوند.
متداول ترین طراحی پیل سوختی برای وسایل جاده ای و کامیون های بالابر، نوع PEM است که به صورت مستقیم سوخت را به الکتریسیته تبدیل می کنند و تنها محصول خارج شده از این سلول ها، بخار آب می باشد. الکترولیت مورد استفداه در این پیل های سوختی، ترکیبات جامد آلی است که به صورت غشاهای نازک کاغذی است که به صورت ساختارهای ساندویچی و در میان کاتدهای آندی منفی و کاتدهای الکتریکی مثبت قرار دارد. هر دوی این الکترودها، از ذرات پلاتین، تشکیل شده اند. Toyota ادعا کرده است که اولین تولیدکننده ی این وسایل، در واقع یک پیل سوختی هیدروژنی خاص، توسعه داده است. این پیل، از خازن های دو لایه ای تشکیل شده است که به منظور ماکزیمم شدن بازده مورد استفاده قرار می گیرند.
با نگاه به رویه ی اصلی و توسعه های انجام شده، این فهمیده می شود که دغدغه های محیط زیستی، امروزه تحت تأثیر بازار قطعات الکترونیک می باشد. شرکت های پیشگام ژاپنی امروزه، دیسک های ذخیره سازی نوری تولید کرده اند که در آنها، از پلی لاکتیک اسید (PLA) مشتق شده از نشاسته ی ذرت، استفاده شده است و نه پلی کربنات. این ماده از تخمیر توده های بیولوژیکی تولید می شوند. امروزه از این نوع پلی لاکتیک اسید، در کامپیوترهای نوت بوک Fujitsu’s FMV-Biblio NB80K استفاده شده است.
Bayer در شرکت HC Starck subsidiary یک پلیمر شفاف را برای تولید دیودهای ساتع نور آلی (OLED) استفاده کرد. توسعه های جالب توجه که بوسیله ی شرکت US Plextronics انجام شده است، شامل طراحی OLED هایی است که شامل لامپ های رشته ای و فلورسنت می باشد. این شرکت همچنین بر روی پیل های سوختی کار می کند که در آنها، پلیمر رسانا یکی از اجزای اصلی برای جایگزینی سیلیکون، محسوب می شود.
ابرخازن هایی که قابلیت ذخیره سازی 100 ها برابری انرژی در مقایسه با خازن های معمولی دارند، و به صورت باتری عمل می کنند (بدون آنکه ایجاد تناقض در مقاومت سری معادل (ESR)). این خازن ها، قابلیت تزریق پالس های بالای انرژی را در زمان شارژ و دشارژ دارند که این مواد می تواند در زمانی در حد ثانیه، اندازه گیری شود. ولتاژهای عملیاتی بین دو تا سه ولت است. بنابراین، این ضروری است که این خازن ها به صورت سری به هم متصل شوند تا بدین صورت، اطمینان حاصل شود نیاز مورد نظر، تأمین گردد. اساس طراحی این ابرخازن ها، داشتن دو الکترود کربنی فعال شده است که در داخل یک الکترولیت آلی قرار گرفته اند. الکترودها، بوسیله ی یک غشا جداسازی می شوند که اجازه ی عبور یون ها را می دهد اما اجازه ی ایجاد تماس الکتریکی را نمی دهد. امروزه، اکسیدهای فلزی و پلیمرهای رسانا، می تواند به عنوان الکترود، مورد استفاده قرار گیرد.
ابرخازن ها دارای مقاومت تماسی معدنی است که علت آن، این است که پلیمرهای رسانا، می توانند به صورت مستقیم بر روی اتصال های جریانی، سنتز شوند. مواد مورد استفاده در الکترودها، به صورت لایه ی نازک، پودر و پوشش های با ابعاد زیر میکرون، تشکیل می شوند.
یکی دیگر از نواحی در حال رشد در زمینه ی پلیمرها، بازار پیل های خورشیدی است که هر ساله، رشدی برابر با 27 % را دارا می باشد. یکی از تکنولوژی های پیل خورشیدی بر پایه ی پلیمر، استفاده از دیودهای ساتع نوری پلیمری (PLED) می باشد و اداعا می شود که این تکنولوژی بیشترین رشد را دارا می باشد و زمانی جایگزین تکنولوژی LCD و تکنولوژی نمایش Cambridge (CDT) می شود. تکنولوژی CDT ممکن است همچنین در سلول های فوتوولتایی و به صورت عملکرد معکوس، استفاده شود. در این بخش ها، از لایه های نازک از جنس LEP بر روی زیرلایه های شیشه ای یا پلاستیکی استفاده می شود. این بخش ها، با الکترودهای شفاف اکسید قلع- ایندیوم پوشش داده می شوند. یک الکترود فلزی بر روی لایه ی پلیمری پوشش داده می شود. بعد از آن، اعمال یک میدان الکتریکی میان دو الکترود اعمال، موجب می شود تا نور از این پلیمر، ساتع شود. این تکنولوژی در دانشگاه کمبریج توسعه یافت و سپس ثبت اختراع شد.
تولید سریع نمونه های آزمایشی یک رویه ی سریع در تولید محصولات و بازارهای خدماتی و استفاده از طراحی ها بر پایه ی کامپیوتر (CAD) می باشد. داده های CAD سپس به صورت عددی برای کنترل ماشین آلات استفاده می شود و بدین صورت، اجزای واقعی از شمش تولید می شود. پلیمرهایی که برای این فرایند استفاده می شوند، عبارتند از ABS، PC، پلی پروپیلن و پلی آمید. یک روش جایگزین برای تولید سریع نمونه، استفاده از تکنولوژی استریولیتوگرافی (SLA) می باشد که توانایی اضافه کردن و یا کاهش دادن 0.1 میلی متر بر 100 میلی متر را دارد. در تکنولوژی SLA، یک باریکه از نور UV برای جامد کردن جریانی از رزین مایع حساس به نور، استفاده می شود. این وسیله، با تکنولوژی CAD کنترل می شود. این فرایند نمونه ی آزمایشی را به صورت بریده بریده، می سازد.
در سال 2005، Philips که حدود 10 % از فروش خود را بر روی تحقیقات و توسعه، سرمایه گذاری کرده است، ادعا کرده است که یک تکنولوژی جدید برای حافظه های بر پایه ی پلیمر ابداع کرده است که غیر فرار می باشد و این گفته می شود که در زمان خاموش شدن منبع برق نیز، داده ها از بین نمی رود. این تکنولوژی از ترانزیستور اثر میدانی استفاده می کند که در آن، دی الکتریک گیت از یک ماده ی پلیمری فرو- الکتریک ساخته شده است. استفاده از این سیستم ها، قابلیت تولید تگ های تشخیص فرکانس رادیویی و ارزان قمیت (RFID) را فراهم می آورد. این محصول، به طور گسترده ای در کسب و کارهای خرده فروشی کاربرد دارد و میزان تولید آنها در سال 2005، در حدود 1.3 میلیارد قطعه بوده است.
بازیافت پلیمر یک ویژگی نرمال در صنعت پلاستیک محسوب نمی شود و تنها 6.3 % از پلاستیک ها، بازیافت می شوند. بنابراین، یک فشار قابل توجه در افزایش این مقدار وجود دارد. یک علاقه ی روز افزون در توسعه ی بازیافت پلیمرها، مشاهده شده است. این مسئله، در نوامبر 2004 و در Japan Chemical Week مطرح شده است. این گفته شده است که گروه الکترونیک NEC ژاپن، خاکستر بادی را به همراه رزین PC مقاوم در برابر شعله، بازیافت می کند.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.
منبع مقاله :
Polymer in electronic/ Keith Cousins