La semana pasada echamos un vistazo a los materiales seguros contra ESD para la impresión 3D . Estos son materiales que son seguros contra descargas electrostáticas y tienen usos principalmente en la fabricación de productos electrónicos.
En este artículo, analizaremos compuestos poliméricos con una resistividad superficial más baja, en otras palabras, materias primas para impresión 3D eléctricamente conductoras.
Los materiales conductores tienen una resistividad superficial de menos de 1 x 10 5 Ω / sq. Esto se compara con los materiales disivativos (ESD) que se encuentran en el rango de 1 x 10 5 Ω / sq a 1 x10 11 Ω / sq.
Los conductores permiten que la electricidad fluya y, por lo tanto, tienen un montón de usos potenciales, que van desde circuitos impresos en 3D, tecnología portátil y tal vez incluso algún día, sustratos conductores para galvanoplastia.
Aquí hay algunas opciones para usted, dependiendo del tipo de proceso de fabricación aditiva que esté utilizando.
Materiales extruidos
Durante un tiempo, los filamentos han estado disponibles en forma conductora. De manera similar a los materiales ESD, la conductividad generalmente tiende a manipularse mediante la adición de alguna forma de carbono a la materia prima durante la fabricación del filamento.
Hay muchas empresas más pequeñas que ofrecen estos filamentos conductores, pero, curiosamente, no vemos mucho de las empresas más grandes.
Los fanáticos de los termoplásticos más resistentes como ABS, TPU y PC estarán encantados de saber que hay muchas opciones para las variantes conductoras de este polímero. Una búsqueda en Google del término «filamento conductor X» (siendo «X» su termoplástico de elección) producirá una selección bastante amplia para elegir.
Materiales sinterizados
Cualquiera que tenga acceso a una máquina SLS se alegrará de saber que hay opciones disponibles (y en desarrollo) para aquellos que disfrutan de la sinterización.
Actualmente se está investigando la adición de rellenos metálicos como el cobre y el aluminio también.
Hay una variedad de métodos involucrados en la fabricación de materiales SLS conductores de electricidad. Muchos involucran la mezcla de carbono en la materia prima, mientras que otros se enfocan en cubrir las partículas reales con un relleno conductor, como puede ver en la imagen a continuación.
El gráfico de arriba muestra la adición de nanotubos de carbono a la superficie de las partículas de polvo. Crédito de la imagen: Materials & Design Journal
Una gran cantidad de investigación se centra en la forma y el tamaño de las partículas de aditivo (por ejemplo, esféricas frente a escamas), para determinar los parámetros óptimos para una unión exitosa y una mayor conductividad eléctrica.
Fotopolímeros
Similar a los materiales ESD de la semana pasada, la selección de resinas conductoras es menor que las materias primas de extrusión y sinterización. La semana pasada señalamos que mezclar partículas de carbono en una resina puede provocar que el contenido se asiente, lo que puede requerir una mezcla constante inmediatamente antes de imprimir.
Esta es una posible explicación para la pequeña selección de estas resinas disponibles.
Si bien no hay muchas opciones para materiales conductores de impresión SLA / DLP disponibles comercialmente, varias universidades de todo el mundo están investigando las resinas conductoras, por lo que existe la posibilidad de que el mercado crezca, una vez que los fabricantes eliminen las arrugas, sean las que sean. .
Este equipo de la Universidad de Yeungnam, Corea del Sur, por ejemplo, ha fabricado una solución de resina de poliacrilato con aditivos de nanofibra de polianilina y grafeno, para mejorar la conductividad.
Otro equipo , del Instituto de Tecnología de Georgia y la Universidad Xi’an Jiotong, ha mezclado nanotubos de carbono de paredes múltiples (MWCT) con resinas y ha demostrado que muestran conductividad. De hecho, se ha demostrado que estas resinas de investigación son muy útiles, habiéndose demostrado que son útiles para compuestos con memoria de forma activados eléctricamente.
Polímeros con memoria de forma activados eléctricamente. Crédito de la imagen: Instituto de Tecnología de Georgia
Pensamientos finales
Entonces, esas son básicamente sus opciones en lo que respecta a materiales de polímero conductores. La mayoría de los productos implican la adición de alguna forma de carbono (típicamente grafeno) para cambiar la resistividad de la superficie, pero estamos viendo que los investigadores agregan metales a las materias primas SLS para mejorar la conductividad.
Por supuesto, si desea algo verdaderamente conductor, será mejor que se quede con materiales metálicos . Los plásticos son excelentes para aislar y no tan malos para la protección ESD, pero para la conductividad, no son tan buenos.
Vale la pena recordar que, si bien un polímero conductor puede ser 10 ^ 10 veces más conductor que un filamento no conductor, sigue siendo 10 ^ 10 veces MENOS conductor que el cobre .
Así que tenga esto en cuenta al comprar un material de polímero conductor, y en caso de duda… lea siempre la hoja de datos.
