Silikon ist bekannt für seine Flexibilität, Haltbarkeit und Hitzebeständigkeit. Aber ist Silikon ein leitfähiges Material? Silikon ist überall zu finden, von Smartphones bis hin zu medizinischen Geräten. Wenn Sie die Rolle von Silikon in der elektrischen Welt verstehen, könnte Sie das bei der Planung Ihres nächsten technischen Geräts auf eine große Idee bringen.
Lassen Sie uns wissen, wo es in der Elektrolandschaft steht.
Leitfähiges Silikon: Was ist das?
Silikon selbst ist ein schlechter Leiter und ein guter Isolator. Es kann jedoch modifiziert oder verbessert werden, um Strom und Wärme zu leiten.
Silikon durchläuft einen Prozess namens Dotierung. Bei diesem Prozess werden dem Silikon leitfähige Füllstoffe, Partikel oder Materialien hinzugefügt, um den Fluss von Elektronen oder Wärme zu ermöglichen. Als Ergebnis entsteht ein hybrides leitfähiges Silikonmaterial.
Die Anwendungsgebiete für leitfähiges Silikon sind vielfältig, da es die Vorteile von Silikon und leitfähigem Material vereint. Kurz gesagt: Mit elektrisch leitfähigen Materialien erhalten Sie Flexibilität und Haltbarkeit.
Warum wird Silizium in der Elektronik so häufig verwendet?
Leitfähiges Silikon besitzt die Schlüsseleigenschaften der elektrischen und thermischen Leitfähigkeit sowie der Flexibilität. Dies macht es zu einem idealen Ort für vielfältige Anwendungen. Sie können es auf jedem Gerät finden, von Computern und Mobiltelefonen bis hin zu medizinischen Geräten. Sie können jedes elektronische Gerät nennen.
Elektrisch leitfähige Füllstoffe in Silikon ermöglichen deren Verwendung zur Abschirmung elektromagnetischer Störungen. Sie können es für Erdungs- und statische Ableitungsanwendungen wie EMI, elektrische Dichtungen und flexible elektrische Steckverbinder verwenden.
In der Elektronik wird wärmeleitendes Silikonmaterial zur Wärmeableitung verwendet. Zunächst wird Silikon mit leitfähigen Füllstoffen wie Keramikpulvern, Aluminiumoxid und Bornitrid angereichert.
Sie erhalten ein besseres Wärmemanagement für Ihre Geräte, insbesondere in Kühlsystemen. Sie werden in thermischen Schnittstellenmaterialien (TIMs), in der Elektronik und bei der Wärmeableitung in der LED-Beleuchtung verwendet.
Leitet Silizium Strom? Wenn nicht, wie macht man Silikon leitfähig?
Reines Silizium leitet keinen Strom, hat aber eine begrenzte Leitfähigkeit. Durch Dotierung kann es jedoch leitfähig gemacht werden. Sie fügen eine kleine Menge an Verunreinigungen hinzu, um P-Typ- und N-Typ-Übergänge zu erzeugen, die den Elektronenfluss leiten.
Lassen Sie uns den Prozess aufschlüsseln, damit Sie Silikon in leitfähiges Material umwandeln können.
Schritt 1) Wählen Sie den Typ des leitfähigen Füllstoffs
Die Wahl der leitfähigen Füllstoffe hängt von Ihnen ab. Welchen Grad an Leitfähigkeit wünschen Sie? Flexibilität und Anwendung spielen bei der Wahl eines leitfähigen Füllstoffs ebenfalls eine Rolle. Zu den bekanntesten zählen jedoch Ruß, Graphit, Silber, Kupfer und Nickel.
Silber ist hochleitfähig, aber teuer, daher ist Ruß aufgrund seiner Kosteneffizienz gut geeignet. Sie können sich bei Abschirmanwendungen für Nickel entscheiden, um elektromagnetische Störungen (EMI) zu verhindern.
Aluminiumoxid (Al₂O₃) oder Bornitrid sind wärmeleitende Materialien. Sie können die Wärmeleitfähigkeit erhöhen, ohne elektrisch leitfähig zu sein.
Schritt 2) Bestimmen Sie den Anteil des Füllstoffs
Dies ist tatsächlich ein entscheidender Schritt, um die gewünschte Leitfähigkeit in Silikon zu erreichen. Eine einfache Faustregel besagt, dass ein höherer Anteil an leitfähigem Füllstoff eine höhere elektrische Leitfähigkeit bedeutet. Dies wirkt sich auch auf Flexibilität und mechanische Eigenschaften aus.
In geringen Anteilen bleibt Silikon flexibler, hat aber eine geringe Leitfähigkeit. Durch Zugabe von mehr leitfähigem Füllstoff wird es jedoch steifer oder spröder.
Schritt 3) Mischen Sie den Füllstoff mit Silikon
Bereiten Sie Ihre Basis vor, da es sich um flüssigen Silikonkautschuk (LSR) oder ein Silikonelastomer handeln kann. Sie müssen die Silikonbasis gründlich mit den leitfähigen Füllstoffen vermischen. Sie sollte mit Mischwerkzeugen und -techniken gleichmäßig vermischt werden.
Um den Füllstoff gleichmäßig zu verteilen, können Sie einen Industriemischer verwenden. Dadurch wird die Bildung von Agglomeraten verhindert und Schwankungen in der Leitfähigkeit vermieden.
Fortschrittliche Mischverfahren stellen sicher, dass keine Luftblasen entstehen. Luftpakete verringern die Leitfähigkeit und Festigkeit von silikonleitendem Material. Durch richtiges Mischen wird ein Weg für leitfähige Partikel geschaffen, der einen gründlichen Stromfluss gewährleistet.
Schritt 4) Aushärten des Silikons
Beim Aushärten wird Silikon von einem weichen, flüssigen Zustand in ein flexibles, festes Material umgewandelt. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Silikon auszuhärten:
Bei Raumtemperatur vulkanisierendes (RTV) Silikon: Dies ist die einfachste und gebräuchlichste Methode, Silikon bei Raumtemperatur zu belassen.
Wärmegehärtetes Silikon: Bei dieser Methode wird Silikon normalerweise in einem Ofen ausgehärtet. Sie erhalten in kurzer Zeit hochleistungsfähiges leitfähiges Silikonmaterial.
Platingehärtetes Silikon: Bei diesem Verfahren wird ein Katalysator hinzugefügt, der die Aushärtungsgeschwindigkeit beschleunigt. Am Ende erhalten Sie Silikonprodukte mit höherer Reinheit für High-End-Anwendungen.
Schritt 5) Testen Sie das leitfähige Silikon
Nach dem Aushärten ist es wichtig, die Leitfähigkeit des Silikons zu testen, um die Ziele zu erreichen.
Verwenden Sie ein Multimeter oder Ohmmeter, um den spezifischen Widerstand oder die Leitfähigkeit des elektrischen Stroms zu messen. Führen Sie jedoch einen Laserblitz oder ein Wärmeleitfähigkeitsmessgerät durch, um die Wärmeleitfähigkeit zu testen.
Sie können den Füllstoffgehalt erhöhen oder verringern, um die Leitfähigkeit zu verbessern und das richtige Gleichgewicht zu finden. Erwägen Sie eine Änderung des Füllstofftyps, wenn sich dadurch unterschiedliche Leitfähigkeitsniveaus ergeben.
Wärmeleitfähigkeit von Silikon: Niedrig oder Hoch
Silikon hat im Allgemeinen eine geringe Wärmeleitfähigkeit, die zwischen 0.15 und 0.2 W/m·K liegt. Sie ist niedriger als die von Metallen und Keramiken, was es zu einem hervorragenden Wärmeisolator macht. Das Hinzufügen von Leitfähigkeitseigenschaften hat jedoch keine großen Auswirkungen, da der Wert 0.4 W/m·K kaum überschreiten kann.
Die Hitzebeständigkeit von Silikon macht es für viele elektronische Geräte attraktiv. Es ist ideal für Computer oder elektronische Geräte, bei denen ein effektives Wärmemanagement erforderlich ist.
Fazit
Einfaches Silikon hat eine breite Palette von Anwendungsmöglichkeiten in der Fertigung, auch ohne Stromleitung. Leitfähiges Silikon hingegen verbessert Ihre Leistung in der Elektronik, wo Sie thermische oder elektrische Leitfähigkeit benötigen.
Es ist jedoch schwierig, einen Hersteller mit umfassendem Fachwissen zu finden.
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