از آیفون ها بر روی زمین تا کاوشگرهای روی مریخ، بیشتر قطعات الکترونیکی تنها در یک بازه ی مشخص کاربرد دارند. اما با مخلوط کردن دو ماده آلی با یکدیگر، محققان در دانشگاه پردو (Purdue)، به راهی برای ساخت قطعاتی با تحمل حرارت های بالا دست یافته اند. بر اساس مقاله منتشر شده در نشریه Science، این ماده ی پلاستیکی جدید می تواند به طرزی قابل اعتماد الکتریسیته را تا دماهای 220 درجه سانتیگراد هدایت کند.
بر اساس گفته Jianguo Mei، پروفسور شیمی آلی، “الکترونیک تجاری در بازه 40- تا 85 درجه سانتیگراد عمل می کند.” “ما با مخلوط کردن دو پلیمر با یکدیگر، یک ماده طراحی کردیم که می تواند در دماهای بالا عمل کنند.”
یکی از پلیمرها رساناست در حالی که دیگری یک پلیمر رایج ایزوله است. برای به کار بردن این تکنولوژی در الکترونیک، یک مخلوط کردن ساده کافی نیست و باید با درصد ها کیمیاگری کرد.
بر اساس گفته Aristude Gumyusenge، نویسنده اصلی مقاله، “یکی از پلاستیک ها بار را جابجا می کند و دیگری به دماهای بالا مقاومت دارد.” “هنگامی که آنها را با یکدیگر مخلوط می کنید، باید نسبت دقیق را پیدا کنید تا به خوبی مخلوط شود و یکی بر دیگری غلبه نداشته باشد.”
این پژوهشگران تعدادی از خواصی که برای این کار ضروری است را یافته اند: دو ماده باید برای مخلوط کردن سازگار باشند و باید هر کدام در نسبتی دقیقاً مشخص مخلوط شوند. این موجب می شود که یک شبکه پلیمر سازمان یافته و در هم نفوذ کرده تشکیل شود که اجازه عبور یکنواخت بار الکتریکی و نیز حفظ شکل در دماهای بالا را می دهد.
مهمترین ویژگی این ماده ی جدید هدایت الکتریسیته در دماهای بالا نیست بلکه این است که عملکرد آن تغییری نمی کند. به طور معمول عملکرد قطعات الکترونیکی به دما وابسته است. مثلاً عملکرد یک لپ تاپ را در یک دفتر با کنترل دما و صحرای آریزونا مقایسه کنید. عملکرد این مخلوط پلیمری در یک بازه ی دمایی بزرگ یکسان می باشد.
الکترونیک دمای بالا می تواند برای دانشمندان در قطب یا مسافرانی در صحرای آفریقا مفید باشد. ولی این تکنولوژی برای عملکرد خودروها و هواپیماهای سراسر دنیا اساسی است. در یک وسیله ی در حال حرکت، اگزوز بسیار داغ است و سنسورها نمی توانند بسیار نزدیک به آنها قرار داده شوند، یعنی مصرف سوخت از راه دور مانیتور می شود. اگر سنسورها مستقیم به اگزوز وصل شوند، اپراتور می تواند به داده ی دقیق تری دست یابد. این به خصوص در هواپیماها که تعداد بیشماری سنسور دارند، اهمیت دارد.
به گفته Brett Savoie، پروفسور شیمی دانشگاه پردو، “بسیاری از کاربردها به دلیل از بین رفتن پلاستیک ها در دمای بالا محدود می شوند و این کار می تواند روشی برای تغییر این وضعیت باشد.” “سلول های خورشیدی، ترانزیستورها و سنسورها، همگی نیازمند تحمل تغییرات دمایی بالایی در کاربردهای متعددی هستند. پس تأمین پایداری دمایی بالا برای الکترونیک پایه پلیمری بسیار اساسی است.”
این محققین مشغول آزمایشات بیشتر برای پیدا کردن حدود واقعی محدودیت دماهایی (بالا و پایین) این ماده ی جدید هستند. به گفته ی Mei، آماده سازی الکترونیک آلی برای دماهای بسیار کم، از آماده سازی آن برای دماهای بسیار بالا دشوارتر خواهد بود.
لینک مقاله اصلی:
http://science.sciencemag.org/content/362/6419/1131
منابع
https://www.purdue.edu/newsroom/releases/2018/Q4/high-temperature-electronics-thats-hot.html
