کاربرد گرافن در چسب - ایران گرافن

گرافن در چسب ها به طور گسترده ای به عنوان پرکننده استفاده می شود. با این حال، درصد پرکننده گرافن نسبتاً پایین است؛ که افزایش عملکرد گرافن را محدود می کند.

موادی که برای بهم چسباندن اجسام استفاده می شود، بیشتر به عنوان چسب شناخته شده و در کاربردهای بسیار متنوعی مانند بسته بندی، ساخت و ساز، حمل و نقل و محصولات مصرفی استفاده می شوند. بیش از 500000 چسب مختلف وجود دارد که همگی برای بسترهای خاص، کاربردها و نیازهای کاربر تخصصی هستند. چسب ها بیشتر از پلیمرها (اکریلیک و اپوکسی)، یا منابع حیوانی/گیاهی (صمغ)، سیمان یا ترکیبات معدنی (سیلیکا و فسفات) تشکیل شده‌اند. اگرچه آنها خاصیت چسبندگی خوبی دارند، اما بیشتر آنها عایق های حرارتی و الکتریکی هستند که کاربرد در محصولات الکترونیکی را محدود می کند.

چسب های ترموپلاستیک مصنوعی از ساده ترین شکل های چسب هستند. چسب های پلی اورتان ترموپلاستیک (TP) دارای مقاومت عالی در برابر دمای پایین، همراه با انعطاف پذیری، چقرمگی و مرطوب شدن خوب برای انواع زیرلایه ها می باشند. اکثر محصولات بازار چسب TP بر پایه ایزوسیانات های آروماتیک (مانند متیلن دی فنیل دی ایزوسیانات) هستند. ایزوسیانات‌های آلیفاتیک نیز به دلیل مقاومت نوری غیرقابل انعکاس، طرفداران زیادی پیدا می‌کنند.

گرافن دارای خواص برجسته ای مانند رسانایی حرارتی و الکتریکی بالا، مساحت سطح بالا و قوی ترین ماده ای است که تاکنون آزمایش شده است. از این رو، تلاش های زیادی برای ترکیب گرافن در چسب ها انجام شده است.

چسب گرافن حاوی گرافن است که مستقیماً به عنوان چسب برای اتصال اجزا/مواد مختلف به یکدیگر استفاده می شود.

موادی مانند پودرهای فلزی، پودرهای کربن، اکسیدهای فلزی، پلیمرها، سلولز و مولکول‌های زیستی را می‌توان با چسب گرافن روی بسترها چسباند. این چسب می تواند هم مزایای گرافن و هم مواد چسبانده شده را به نمایش بگذارد و اثرات انباشتگی کاملی را نشان دهد. بر این اساس، چسب گرافن نه تنها چسبندگی عالی، بلکه رسانایی حرارتی و هدایت الکتریکی بالایی را از خود نشان می دهد.

دیگر کاربرد گرافن در چسب

از دیگر کاربردهای گرافن در چسب استفاده از آن در چسب نسوز ECA است. ECA ها معمولاً به عنوان جایگزینی برای لحیم کاری های قلع سرب سنتی، به ویژه برای نصب قطعات الکترونیکی حساس به گرما و برای کاربردهایی که امکان لحیم کاری نیست، مانند اتصال شیشه های رسانا در نمایشگرها و برای استفاده در پنل های خورشیدی استفاده می شود. تقاضای رو به رشد این چسب ها به دلیل استفاده روزافزون از نمایشگرهای OLED، لوازم الکترونیکی انعطاف پذیر و منابع انرژی تجدیدپذیر است. یکی از معایب عمده ECA ها در قیمت بالای نقره است که به عنوان پرکننده رسانا استفاده می شود. بیشتر چسب های تجاری موجود بر پایه نقره معمولاً به 75 تا 80 درصد وزن نقره نیاز دارند تا بتوانند رسانایی داشته باشند. ذرات نقره پراکنده در پلیمر زمینه، باید در تماس فیزیکی باشند تا کامپوزیت رسانا شود. در نتیجه، هزینه چسب های مبتنی بر نقره از 800 دلار تا 3000 دلار در کیلوگرم متغیر است. علاوه بر این، بار بالای نقره منجر به چگالی بالا، انعطاف پذیری ضعیف و تمایل به ترک خوردن در هنگام قرار گرفتن در معرض فشار مکانیکی می شود.

نانوپلاکت‌های گرافن می‌توانند به حل این مشکلات کمک کنند. افزودن گرافن به فرمول چسب باعث بهبود عملکرد مکانیکی رزین ماتریکس می شود. علاوه بر این، نانوپلاکت‌های گرافن پل‌های رسانایی بین ذرات نقره ایجاد می‌کنند و در نتیجه بار نقره مورد نیاز برای رسیدن به رسانایی را کاهش می‌دهند.

محصولات ECA های گرافنی به دلیل نیاز به بار نقره ای کمتر، مقاومت در برابر استرس، خوردگی، ترک خوردگی و شکستگی را بهبود بخشیده اند. بنابراین استفاده از آن ها را برای پوشیدنی ها، منسوجات هوشمند، شبکه های حسگر و دستگاه های پزشکی ایده آل می کند.از مزایای دیگری که ترکیب گرافن می تواند داشته باشد شامل افزایش استحکام کششی و سفتی، کاهش اشتعال پذیری، و همچنین بهبود پایداری حرارتی و UV باشد. گرافن چگالی، وزن و هزینه کلی رزین های اپوکسی را کاهش می دهد، ایمنی عملیاتی را بهبود می بخشد و دوام اپوکسی را افزایش می دهد.

منبع:

Graphene-based structural adhesive to enhance adhesion performance