Что такое проводящая краска? Плюсы, минусы и применение

Электроника вошла в нашу повседневную жизнь до такой степени, что мы с трудом можем представить себе жизнь без нее. От автомобилей до бытовой техники и даже наших билетов на поезд – использование электроники даже в самых повседневных аспектах нашей жизни дало нам большое удобство.

Эта «интеграция» электроники в повседневную жизнь объекты – основная цель разработки токопроводящей краски. Возможность доставки токопроводящих материалов в такой гибкой среде, как краска, может полностью изменить наше представление о схемах и способах их использования. Что такое токопроводящая краска и как она работает?

Что такое токопроводящая краска?

Как следует из названия, проводящая краска – это тип краски, которая является электропроводящей. Это включает комбинацию проводящих частиц, таких как металлы или графит, и жидкой среды. Рассматриваемые частицы должны быть ультратонкими, чтобы сохранять характерное смачивание и связывание обычной краски.

Ток передается через проводящую краску, перескакивая от одной наночастицы к другой. Это означает, что эти частицы должны быть очень плотно упакованы вместе, чтобы обеспечить мосты для передачи зарядов – как жемчужное ожерелье. Это означает, что в определении того, насколько хорошо наносится токопроводящая краска, присутствует элемент случайности.

Есть ли разница между токопроводящей краской и токопроводящей краской?

Если вы когда-либо пробовали искать токопроводящую краску, вы можете обнаружить, что термины “токопроводящая краска” ‘и’ токопроводящие чернила ‘используются как синонимы. Это потому, что они, по сути, одно и то же, с небольшими различиями в том, как они используются и в подходящих областях применения.

По стандартным соглашениям краска используется в промышленных приложениях таким образом, что она находится поверх субстрат. Часто наносится распылением или кистью. Напротив, чернила печатаются на подложке таким образом, где они проникают через поверхность подложки, как бумага или ткань.

Во многих отношениях разница между красками и чернилами всегда была неоднозначной. . Если вы пытаетесь выбрать между токопроводящей краской и токопроводящей краской, часто имеет значение субстрат, на который вы собираетесь ее нанести, и способ нанесения. Проводящие чернила больше подходят для небольших приложений, в то время как крупные проекты, вероятно, больше подходят для проводящих красок.

Типы проводящих красок

Есть много проводящие лакокрасочные материалы существуют, но мы будем проводить различие между двумя типами на основе различных проводящих материалов, используемых в каждом из них. В основном ток проходит через частицы металла или частицы графита.

Проводящая краска на основе металла

Более распространенный тип проводящей краски, содержащей наночастицы металла, – это среда на основе растворителя. Наиболее распространенными типами металлов, используемых для этой цели, являются медь или серебро, оба из которых являются высокопроводящими и пластичными или «мягкими» металлами.

Преимущество использования металлических частиц в качестве основы для проводящих материалов. Краска в том, что они способны поддерживать передачу более высокого тока. Это происходит из-за присущей металлам проводимости, особенно тех, которые обычно используются в проводящих красках. Для приложений с высокими нагрузками более надежным вариантом будет токопроводящая краска на основе металла.

Металлы не лишены недостатков. Они склонны к окислению, поэтому нанесение металлопроводящей краски может иметь ограниченный срок хранения. Для них также обычно требуется среда на основе растворителя для имитации характеристик краски, которая представляет опасность с точки зрения воспламеняемости и вентиляции.

Наконец, некоторые из наиболее ценных металлов трудно найти и они подвержены воздействию колебания рыночной цены. Это не имеет большого значения, если вы просто ищете токопроводящую краску для одноразового использования, но это то, что вы можете рассмотреть, если планируете использовать токопроводящую краску периодически.

Электропроводящая краска на основе углерода

Альтернативой углю является графит, кристаллическая форма углерода. Графит долгое время использовался в качестве альтернативного проводника металлов из-за его большого количества в природе, устойчивости к окислению и лучшей термостойкости.

В качестве материала для токопроводящей краски графит просто измельчается до ультра -мелкодисперсные частицы и смешанные с жидкой средой. Поскольку графит не окисляется под воздействием влаги, он позволяет использовать среду на водной основе для создания проводящей краски. Это делает краску не содержащей растворителей и менее токсичной. Электропроводящая краска на основе графита высыхает при комнатной температуре и не требует отверждения.

Однако это также означает, что нанесение проводящей краски на основе графита не является водонепроницаемым, хотя это можно исправить применением акрила. лак или любое водостойкое покрытие. Есть также определенные материалы, такие как некоторые пластмассы, которые являются гидрофобными по своей природе и будут сопротивляться связыванию с краской на водной основе.

Самый большой недостаток выбора графита вместо металлов, поскольку проводящая среда по своей природе является меньшая способность графита передавать ток. В отличие от явления миграции ионов в металлах, графит зависит от локализации заряда для своих проводящих характеристик. Это гораздо более медленный механизм передачи заряда, который сильно ограничивает область применения проводящей краски на основе графита.

Плюсы и минусы проводящей краски

Токопроводящая краска может быть революционной с точки зрения универсальности и простоты использования, но все отраслевые эксперты сходятся во мнении, что они не обязаны в ближайшее время заменять сплошные проводники. Вот некоторые из сильных сторон токопроводящей краски, а также ее основные ограничения.

Достоинства:

Гибкая среда

Проводящая краска позволила интегрировать электрические цепи в среду, которая в противном случае была бы невозможна при использовании старой технологии проводников. Это включает гибкие носители, такие как бумага и ткань.

Эта гибкость также распространяется на способ нанесения проводящей краски. Ее можно наносить вручную кистью, распылением, трафаретной печатью или печатью с использованием струйной технологии. Эта универсальность в применении делает проводящую краску жизнеспособным компонентом для автоматизированных производственных процессов.

Простота использования

Не у всех есть технические ноу-хау, чтобы строить схемы из проводов, но даже дети знают, как их использовать. краска или чернила. Эта беспрецедентная простота использования сделала токопроводящую краску ценным инструментом в обучении электронике и схемам, а также инструментом для быстрого ремонта.

МИНУСЫ:

Не такой проводящий, как сплошные проводники

Суровая реальность токопроводящих красок или чернил состоит в том, что они никогда не будут такими проводящий как сплошной кусок проводящего материала. Передача тока зависит от контакта между соседними частицами проводящих частиц, образующих непрерывный мост от одного вывода к другому. Это не проблема сплошного куска металлической проволоки.

Однако есть элемент случайности в том, насколько хорошо проводящая краска может воспроизвести этот эффект. Также необходимо учитывать переменные, такие как толщина нанесения краски и время отверждения. В любом случае при использовании проводящих чернил всегда будет определенная степень неэффективности передачи заряда.

Низкая долговечность

Хотя Отсутствие жесткости проводящей краски придает ей совершенно новые возможности универсальности, а также означает, что ей не хватает прочности, как у сплошных проводников. В большинстве случаев токопроводящая краска не наносится на предметы, предназначенные для использования в тяжелых условиях. Тем не менее, за этим недостатком все еще есть приятная сторона – тот факт, что схемы, сделанные с помощью проводящей краски, легко ремонтировать.

Применение проводящей краски

Проводящая краска – это технология, которая существует уже давно, но ее адаптируемость медленно растет. Основным препятствием на пути к его принятию является тот факт, что он стремится заменить традиционные электрические схемы – давно устоявшуюся технологию, от которой мы стали сильно зависеть. Таким образом, использование проводящей краски в основном ограничивалось новыми областями применения и теми, которые считаются некритичными. Вот некоторые из способов, которыми в настоящее время используется токопроводящая краска:

Образовательный инструмент

Образование в области электроники может революционизировать за счет использования токопроводящей краски . Вместо того, чтобы использовать провода и макеты, учащиеся могут просто рисовать схемы на бумаге для соединения электрических компонентов с источником питания.

Это значительно упрощает процесс изучения схем и делает его более увлекательным и доступным для молодежи. студенты. Более того, схемы, сделанные из токопроводящей краски, даже не должны выглядеть как схемы. Это дает студентам некоторую свободу творчества в выборе дизайна своих схем.

RFID-метки

Проводящая краска позволила интегрировать электронные схемы в такие легкие, как бумага, объекты. RFID-метки, например, для железнодорожных билетов и карт доступа, обычно имеют схемы, сделанные из проводящей краски. Это может быть не сразу видно, поскольку они могут быть встроены в карты, несмотря на их удивительно тонкие форм-факторы.

RFID-метки являются одними из лучших примеров использования проводящей краски для интеграции электроники в объекты раньше считалось невозможным.

Холодная пайка

Пайка – процесс, при котором электрические компоненты соединяются вместе припоем или куском расплавленного присадочного металла. Помимо их физического соединения, припой также обеспечивает токопроводящий мостик. Однако старомодная пайка требует воздействия на присадочный металл высоких температур. Это довольно деликатный процесс, который может быть опасен для неопытных.

Холодная пайка с использованием токопроводящей краски устраняет сложность и опасность горячей пайки. С помощью холодной пайки вы можете создать токопроводящие перемычки между электрическими компонентами всего за несколько минут без каких-либо технических навыков и без использования специального оборудования.

Быстрый ремонт

Проводящую краску можно использовать как инструмент для быстрого ремонта поврежденных электрических схем, особенно если у вас нет ни времени, ни материалов для более длительного ремонта. Обратите внимание, что токопроводящая краска не должна использоваться вместо настоящих электрических проводов или других электрических компонентов. Однако они должны работать достаточно хорошо, когда вы находитесь в труднодоступном месте, например, когда сломается ваша машина или кухонный прибор будет поврежден в выходные.

Носимые устройства

Одно из наиболее известных потенциальных применений токопроводящей краски – это носимая техника. В этом легко убедиться – до появления токопроводящей краски не было способа интегрировать электрические схемы в ткани таким образом, чтобы они не становились тяжелыми или громоздкими. Потенциал этого способа использования токопроводящей краски еще предстоит изучить, но уже были разговоры об одежде, которая может определять температуру и влажность, а затем передавать данные на смартфон. Возможности необычные, но, безусловно, захватывающие.

Как сделать проводящую краску своими руками

Как и следовало ожидать, проводящая краска немного дороже, чем обычная краска. Если вам не хочется тратить 30 долларов на небольшой цилиндр с проводящей краской, то вы можете сделать его самостоятельно, используя всего несколько простых в доступе ингредиентов.

Существует множество руководств по изготовлению самодельных красок. онлайн о том, как сделать токопроводящую краску самостоятельно. Практически для всех этих руководств в качестве проводника использовался графитовый порошок.. Его гораздо проще купить, чем наночастицы металла.

Затем вам нужно будет использовать непроводящий жидкий носитель, чтобы суспендировать порошок и равномерно распределить его. Для этого есть несколько разных вариантов. Вы можете использовать стандартный белый клей, но некоторые из них добились большего успеха при использовании акриловой краски. В любом случае вы хотите получить очень густую консистенцию, которую все же можно наносить тонкими и однородными слоями.

Изготовление токопроводящей краски своими руками намного дешевле, чем покупка. С помощью белого клея вы можете сделать белый клей, который будет примерно в десять-двадцать раз дешевле, чем коммерчески доступные. Качество самодельного клея сравнимо с качеством, приобретенным в магазине, при условии, что вы используете тот же проводящий материал.

Заключительные мысли

Проводящая краска остается в некотором роде новинкой. материал с потенциалом, который еще предстоит изучить. Прелесть токопроводящей краски в том, что она очень доступная – дешевая, простая в использовании, и вы даже можете сделать свою партию из купленных в магазине материалов. Тем не менее, его проводящие свойства все еще сильно ограничены.

Хотя проводящая краска не собирается в ближайшее время заменять настоящие твердые проводники, это не надуманная мысль, что она может занять какую-то нишу. Приложения. Поиск этой ниши, возможно, является самой непосредственной проблемой, с которой сталкивается эта технология.