סיקור מקיף

פלסטיק המסוגל להוליך חשמל

מדענים הצליחו ליצור פלסטיקים המסוגלים להוליך חשמל ויחד עם זאת הפחיתו את עלויות הייצור שלהם

פלסטיק כמוליך חשמלי. צילום: אוניברסיטת ברמן
פלסטיק כמוליך חשמלי. צילום: אוניברסיטת ברמן

פלסטיק המוליך חשמל ומתכות שמשקלן שווה לנוצה? זה נשמע כמו עולם הפוך לחלוטין. למרות זאת, מדענים הצליחו ליצור פלסטיקים המסוגלים להוליך חשמל ויחד עם זאת הפחיתו את עלויות הייצור שלהם.

פלסטיק הינו חומר קל-משקל וזול, אך מבודד זרם חשמלי. מתכת הינה חומר גמיש המוליך חשמל, אך גם יקרה וכבדה. עד היום, לא ניתן היה לשלב את התכונות של שני חומרים שונים אלו. אולם, חוקרים מאוניברסיטת ברמן (Bremen) בגרמניה פיתחו פתרון המשלב יחדיו את יתרונותיהם של שני החומרים מבלי כל צורך בציוד חדש להכנת הרכיבים החדשים.

האתגר הגדול ביותר של החוקרים היה לגרום לפלסטיק להוליך חשמל, למרות שהשימוש בחומרים משולבי פלסטיק-מתכת קיים במקומות רבים בהם מעגלים מודפסים מוטמעים בתוך רכיבים פלסטיים, לדוגמה, ברכבים או במטוסים. עד עתה, הדבר התאפשר רק באמצעות דרך עקיפה של ניקוב וכיפוף יריעות מתכת בתהליך מורכב לשם הטמעתן ברכיב הפלסטי.

הפתרון החדש פשוט יותר: חומר מרוכב (composite). [מויקיפדיה: "חומר מרוכב הוא מבנה הנדסי העשוי ממספר חומרים שונים בעלי תפקידים ייעודיים במבנים. לחומרים המרכיבים את החומר המרוכב תכונות פיסיקליות ואו כימיות שונות באופן משמעותי, כדי לייצר חומר עם התכונות המבוקשות. החומרים השונים נשארים מופרדים גם לאחר יצירת החומר המרוכב וניתן להבחין בהם גם ללא מיקרוסקופ במוצר המוגמר.

היתרון המרכזי של החומרים המרוכבים הוא יחס קשיחות למשקל גבוה ועמידות טובה בטמפרטורה גבוהה. החומר המרוכב הוא היחיד שבו ניתנת אפשרות למתכנן לקבוע את תכונות החומר מראש. השימוש הנפוץ ביותר בחומרים מרוכבים הוא כפולימר אשר בתוכו מוספגים סיבים.

דוגמה לחומר מרוכב היא בטון. בעיה נפוצה בחומרים מרוכבים היא שבגלל הפיזור של הסיבים בתור החומר לכל הכיוונים, ליצירת פגם מקומי יכולה להיות השפעה על תכונות החומר כולו."]. החומרים הנפרדים לא רק מעורבבים יחדיו או משולבים ביניהם גרידא, אלא מעורבבים בתהליך ייחודי ליצירת חומר אחד. תהליך זה מייצר רשת מוליכת-חשמל אחידה. החומר המתקבל הוא בעל היציבות הכימית הרצויה, קל-משקל ומכיל גם את תכונות המוליכות החשמלית והטרמית האופייניות למתכות. מאחר ולא יהיה עוד צורך בעתיד להטמיע מעגלים מתכתיים בלוחות פלסטיק וניתן יהיה לייצר בקלות את החומר המשולב בשלב תעשייתי יחיד, עלויות הייצור של החומר החדש יופחתו במידה משמעותית.

תעשיות הרכב והמטוסים תהיינה אלו שייהנו בעיקר מפיתוח חדש זה. לדוגמא, בתי הפנסים ברכבים עשויים פלסטיק קשיח. עד היום, היה צורך להטמיע יריעות מתכת בפלסטיק בכדי להפעיל את הפנסים. אם מוצרים אלו ברכב היו מצוידים בלוחות מודפסים המורכבים מהחומר המשולב המוליך פלסטיק-מתכת, ניתן היה לייצרם באופן יעיל יותר ובעלות נמוכה מאי-פעם. רכיבים רבים במטוסים, כגון שלד המטוס מורכבים בחלקם מסיבי פחמן מרוכבים (CFC). אולם, הם נעדרים את היכולת להוליך חשמל. מכת-ברק, התפגע בחלק זה במטוס, עלולה להוביל להשלכות קטלניות. חומר משולב פלסטיק-מתכת יוכל להוות חלופה נאותה לפיזורה הבלתי-מסוכן של אפשרות כגון זו.

הידיעה המקורית ממכון המחקר

3 תגובות

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן