Меню

Как проводит ток пластмасса



Как проводит ток пластмасса

НОБЕЛЕВСКИЕ ПРЕМИИ 2000 ГОДА. ПЛАСТИК ПРОВОДИТ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

Всем известно, что пластические материалы электричества не проводят. Из них делают покрытие проводов и кабелей, монтажные панели для электронных схем и другие изоляторы. Однако модифицированные пластики оказались способными проводить электричество. Химики Алан Хигер, директор Института полимеров и твердых органических соединений Калифорнийского университета, г. Санта-Барбара, Алан Мак-Диамид , профессор Пенсильванского университета, США, и Хидеки Шикава , профессор Института материаловедения, г. Цукуба, Япония, были удостоены Нобелевской премии по химии за 2000 год за открытие и совершенствование проводящих полимеров.

Пластики представляют собой полимеры, молекулы которых вытянуты в цепочки. В полимере, способном проводить электрический ток, имеются атомы углерода, соединенные попеременно двойными и одинарными связями. В каждой из этих связей имеется либо лишний электрон, либо вакансия — отсутствующий электрон. Когда к молекуле подсоединяются дополнительные изотопы, вакансии и электроны получают возможность двигаться в противоположных направлениях вдоль молекулы полимера — возникает электрический ток.

Исследования, начатые в конце семидесятых годов Хигером, Мак-Диамидом и Шикавой, довольно быстро привели к созданию целого класса проводящих полимеров, уже нашедших широкое применение в технике, физике и химии. Из них делают фото- и кинопленки, покрытия экранов телевизоров и компьютерных мониторов (они не электризуются и перестают собирать пыль), оконные стекла, задерживающие слишком яркий солнечный свет. Полимеры, имеющие свойства полупроводников, уже применяются в светодиодах, солнечных батареях, дисплеях мобильных телефонов, портативных компьютеров и телевизоров.

Достижения в области химии проводящих полимеров вызовут бурное развитие молекулярной электроники. В перспективе транзисторы и другие элементы электронных схем будут уменьшены до размеров отдельных молекул. Это позволит сильно увеличить их быстродействие и собрать мощный компьютер в объеме наручных часов.

Источник

Пластик, способный проводить электричество

Пластик, способный проводить электричество

Ellyme lena

Вряд ли можно найти больше противоречий: пластик — лёгкий и недорогой, но изолирует электрический ток; металл – гибкий и проводит электричество, но в тоже время дорогой и тяжёлый. До настоящего времени не удавалось объединить качества этих двух материалов. IFAM в Бремене разработали решение которое объединяет лучшее из обоих ‘миров’, без необходимости нового оборудования для обработки компонентов.

Гибрид металла и пластика в виде гранул или нити. Следующим шагом будет возможность придать гибкость (смягчить) проводящий материал и применить его в качестве печатной платы. (Фото: Copyright Fraunhofer IFAM)

Самым трудным для исследователей было сделать так, чтобы пластик проводил электричество, и получить возможность применять гибриды металла и пластика в сферах, где компоненты из пластика оборудованы печатными платами, к примеру, в автомобилях или самолётах.

Новое решение – композитный материал. Разные материалы теперь не просто связываются, а смешиваются в особом процессе, образуя единый материал. Этот процесс производит однородную тонкую токопроводящую сеть. Композит обладает необходимой химической стабильностью и малым весом, в совокупности со свойствами электрической и термальной проводимостью металлов. Т.к. в будущем больше не придётся интегрировать металлические платы, и компоненты вскоре можно будет производить в один этап, производственные затраты и вес материалов резко снижаются.

Преимуществом данной разработки смогут воспользоваться главным образом производители автомобилей и самолётов.

Источник

Новая пластмасса может проводить электрический ток

Главная » Новости » Токопроводящий пластик

В этой статье мы решили рассмотреть грядущий прорыв в области электроники – это токопроводящие пластмассы. В дальнейшем токопроводящий пластик поможет согнуть большие телевизоры в обычный рулон.


Токопроводящий пластик – разработка будущего

В основном в современной радиоэлектронике используют медь или кремний. Именно эти материалы являются хорошими полупроводниками. Если говорить про пластмассу, то она в большинстве случаев просто покрывает корпус изделий. Так думает большинство людей, но не ученые. Они считают, что органические материалы на основе углерода в ближайшем будущем смогут стать главным сырьем для производства радиоэлементов, магнитов, а также лазеров.

Внедрение технологии

Сравнительно недавно японская фирма порадовала покупателей и выпустила уникальный телевизор. Основным материалом, который использовался при изготовлении являлся токопроводящий пластик. Пластиковые дисплеи являются достаточно тонкими. Их толщина составляет всего 1 мм. В идеале такой экран каждый сможет свернуть в рулон или наклеить его на стену вместо обоев. Стоимость пока кусается, но многие эксперты утверждают, что такие дисплеи могут стать всеобщим достоянием уже через несколько лет. Еще к одному достоинству можно отнести то, что подобные экраны обладают хорошей передачей цвета, а также достаточно низким энергопотреблением.

Читайте также:  Расчет тока электродинамической стойкости шин


Пластиковый гибкий телевизор

В университете штата Огайо специалисты впервые изготовили магниты из органического материала. В Нью-Джерси смогли разработать новый электрический лазер, который работал на основе пластика. Если для этого материала создать низкотемпературный режим, то он сможет приобрести свойства сверхпроводника.

Южнокорейская встала на путь создания гибких интегральных схем. Это начало действительно длинного пути по созданию полноценных микросхем, так как на данный момент в разработке находится вопрос о том, как на одной подложке сформировать органические и неорганические транзисторы. В ближайшем будущем практически каждый читатель сможет создать газету своими руками. Достаточно будет просто присоединить лист бумаги к сотовому телефону или компьютеру. Затем всю необходимую информацию можно будет скачать из интернета.

Какие вещества проводят электрический ток

Из физики известно, что электрический ток – это направленное движение электрически заряженных частиц. Разные вещества проводят электрический ток по-разному. По способности передавать электрические заряды вещества делятся на ПРОВОДНИКИ и НЕПРОВОДНИКИ электричества.

Проводниками называют тела, через которые электрические заряды могут проходить от заряженного тела к незаряженному, в проводниках имеется очень много свободных заряженных частиц. Хорошие проводники электричества – это металлы, почва, вода с растворенными в ней солями, кислотами или щелочами, графит и некоторые виды органических веществ. Тело человека также проводит электричество. Это можно показать на опыте с электроскопом. Зарядим электроскоп с помощью эбонитовой или стеклянной палочки, стрелка отклонится Затем дотронемся до заряженного электроскопа рукой. Стрелка тотчас вернётся в исходное положение – к нулю. Заряд с электроскопа уходит в наше тело. В данном опыте с небольшим зарядом это не опасно, но ощутимо «щёлкает» по пальцам. А большие заряды и токи опасны для жизни и здоровья.

Из металлов лучшие проводники электричества – серебро, медь, алюминий. Даже в обычной водопроводной воде растворено столько всевозможных солей, что она является весьма хорошим проводником, и об этом нельзя забывать, работая с электрооборудованием в условиях повышенной влажности иначе можно получить весьма ощутимый удар током, это опасно.

Проходя через живой организм электрический ток производит разные действия: термическое – ожоги определённых участков тела, нагрев кровеносных сосудов, крови, нервов; электролитическое (или химическое) – разложение крови и других органических жидкостей; биологическое – раздражение и возбуждение живых тканей организма, что сопровождается непроизвольными судорожными сокращением мышц, в том числе мышц сердца и лёгких. В результате всего этого могут возникнуть различные нарушения в организме вплоть до полной остановки работы сердца и лёгких.

Непроводниками называют такие тела, через которые электрические заряды не могут переходить от заряженного тела к незаряженному, так как в диэлектриках очень мало свободных заряженных частиц. Непроводниками электричества, или диэлектриками, являются эбонит, янтарь, фарфор, резина, различные пластмассы, шелк, капрон, масла, воздух (газы), стекло, плексиглас, сухое дерево и бумага. Изготовленные из диэлектриков тела называются ИЗОЛЯТОРАМИ (от итальянского слова ИЗОЛЯРО – уединять).

Проводники служат для передачи на расстояние электрической энергии (электрического тока), именно из них, в основном, изготавливаются высоковольтные электрические кабели, бытовая электропроводка. Изоляторы используются для обособления, изолирования проводников и обеспечения безопасности людей при работе с электроприборами. Для передачи электроэнергии необходимо собрать замкнутую электрическую цепь, в которую входят источник электрической энергии, проводники, по которым от этого источника электрический ток поступает к потребителям электрической энергии, и сами потребители.

При проведении опытов по электричеству всегда используются и проводники, и диэлектрики. Например, используя два электроскопа, мы зарядили один из них отрицательным зарядом, полученным на эбонитовой палочке при её трении о шерсть. При этом стрелка электроскопа отклонилась, показывая наличие заряда на нём. Если затем взять металлический стержень на изолирующей пластмассовой рукоятке и соединить заряженный электроскоп с незаряженным, то по проводящему ток стержню заряды частично перейдут на второй электроскоп , а вот разрядки электроскопа, как в случае его касания голой рукой, не происходит, так как рукоятка не проводит ток к руке человека. Именно поэтому рукоятки различных инструментов, например отвёрток, плоскогубцев, кусачек, делают из непроводящих материалов.

Основные меры защиты от поражения электрическим током:

• обеспечение недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением, для случайного прикосновения,

• защитное заземление, защитное отключение электроприборов;

• использование по возможности низких напряжений, особенно во влажных помещениях;

Читайте также:  Генераторный режим торможения двигателя постоянного тока

• применение двойной изоляции.

Знание и соблюдение правил техники безопасности при работе с электрическим током и различными электроприборами обязательно и для взрослых, и для детей. Чтобы учащимся младших классов было легче запомнить эти правила, можно использовать различные запоминающиеся плакаты, стихи. Примеры я подобрал из различных источников, кое-что придумал сам и оформил как советы по электробезопасности в приложении 1 к моей работе. В приложении 2 приведены меры первой помощи при поражении электрическим током.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ

Электропроводность веществ можно испытать с помощью специального прибора, но мы использовали обычную электрическую цепь. Главный элемент любой электрической цепи – источник электрического тока. Без него электрическая цепь не будет работать. Когда вы включаете в розетку вилку питающего шнура телевизора, для электрического утюга, чайников и других электроприборов – потребителей электрической энергии, то вы, по сути, подключаетесь к электростанции – производителю этой электроэнергии.

Для того чтобы проверить электропроводность твердых веществ, я собрал электрическую цепь , в которую входили: источник тока, ключ для замыкания и размыкания цепи, лампа для того, чтобы проверить, есть ток или нет, и контакты для подключения вещества в цепь.

Когда контакты помещают в вещество, становится ясно, проводит ли это вещество ток. Если вещество проводит электрический ток, цепь замыкается, и лампочка загорается . Если вещество неэлектропроводно, цепь остается разомкнутой, и лампочка не горит.

Опыт 1. Исследование твердых веществ.

В таблице 1 указаны десять твердых веществ, которые мы исследовали на электропроводность. В результате проверки выяснилось,

латунь + орг. стекло –

древесина – резина – что алюминий, сталь, латунь, медь проводят электрический ток, а древесина, пластмасса, стекло, оргстекло, магнит и резина не проводят электрический ток.

Опыт 2. Исследование жидких веществ.

Для того, чтобы проверить электропроводность жидких веществ, мы изменили электрическую цепь (рис. 5). Кроме источника тока и ключа в цепь добавили амперметр вместо лампы и электролитический стакан вместо контактов.

раствор поваренной соли +

раствор медного купороса +

раствор морской соли +

В электролитический стакан мы помещали разные жидкости. Если у амперметра при замыкании цепи стрелка отклонялась, значит, данная жидкость проводит электрический ток.

В результате нашего эксперимента выяснилось, что раствор поваренной соли, медного купороса и морской соли проводит электрический ток, а чистая вода и сахарный сироп – нет .

Проведённые опыты подтвердили, что некоторые вещества хорошо проводят ток, это различные металлы и растворы солей. Другие твёрдые и жидкие вещества являются диэлектриками, т. е. непроводниками, это пластмассы или резина, из которых делают изоляцию электропроводов и корпуса электрических приборов, и многие другие вещества.

Моя работа достаточно важна для меня и других школьников, так как для безопасной работы с электрическими приборами дома и в школе нужно знать, как поступать в некоторых жизненных ситуациях. Например, человека ударило током от оборванного провода. Ни в коем случае нельзя трогать этот провод и человека голыми руками. Нужно отодвинуть провод с помощью какого-то не проводящего ток предмета, например сухой деревянной палки.

Чтобы научить учеников младших классов правилам электробезопасности, можно использовать подготовленные мной советы.

Новая пластмасса может проводить электрический ток

Недавно обнаруженный метод сделает возможным создание целого ряда пластмассы нового вида с металлическими или даже сверхпроводимыми свойствами.

Пластмасса обычно проводит электричество так слабо, что она используется, как правило, для изоляции электрического кабеля. Но, установив тонкий слой металла на пластиковый лист и смешивая это превратив в полимерную поверхность при помощи ионного луча, австралийские исследователи показали, что метод может быть использован для производства дешевых, прочных, гибких и проводящих ток пластиковых оболочек.

Исследование было опубликовано в журнале ChemPhysChem исследовательской группой под руководством профессора Поля Мередита (Paul Meredith) и профессора Бэна Поуэлла (Ben Powell) в Университете Куинслэнда. Ионные лучевые методы широко используются в промышленности микроэлектроники для приспособления удельной электропроводности таких полупроводников как, например, кремний, но попытки применять этот процесс относительно пластиковых оболочек проделывались с ограниченным успехом еще с 1980 года. Но теперь все по-другому.

«Научно-исследовательской группе удалось при помощи ионного луча настроить свойства пластиковой оболочки так, чтобы она проводила электричество подобно металлам, использованным в электрических проводах и даже действовать так, как сверхпроводник и проводить электрический ток без сопротивления при условии охлаждения и достаточном снижении температуры» – сообщил профессор Мередит.

Читайте также:  Виды токов при электрофорезе

Для того, чтобы продемонстрировать потенциальное применение этого нового материала, группа физиков произвела электрические термометры сопротивления, которые соответствуют промышленным стандартам. Протестированный для сравнения с термометром сопротивления платинового стандарта, новый термометр дал такие же или даже лучшие результаты, показав превосходную точность.

«Этот материал так интересен, поскольку мы можем использовать все желательные аспекты полимеров – механическая гибкость, надежность в эксплуатации и низкая стоимость – и к этим всем достоинствам добавить хорошую электрическую удельную электропроводность, что естественным образом не связанно с пласЭто открывает новые пути к получению пластиковой электроники».

Специалисты заявляют, что самым восхитительным в этом открытии является точная настроенность способности оболочки проводить или сопротивляться потоку электрического тока. Это открывает широкий потенциал для полезных применений.

«Фактически, мы можем поменять электрическое удельное сопротивление больше на 10 порядков величины, что говорит о наличии у нас десятимиллиардного выбора для регулирования состава во время производства пластиковой оболочки. В теории, мы можем сделать пластмассу, которая не проводит электричество совсем или, так же как металлы» – отметил доктор Стефенсон.

Эти новые материалы могут легко быть произведены оборудованием, обычно используемым в промышленности микроэлектроники и значительно более терпимы к воздействию кислорода по сравнению со стандартными полупроводящими полимерами.

В комплексе эти преимущества полимерной оболочки обработанной ионным лучом могут стать светлым будущим в современной разработке мягких материалов для применения их в пластиковой электронике – слияние технологий настоящего и будущего.

Оригинал (на англ. языке): Physorg Перевод: М. Гончар

Источник

Пластмассовый ток

Грядет создание целого ряда пластмассы нового вида с металлическими или даже сверхпроводимыми свойствами.

Всем известно, что пластмасса обычно проводит электричество так слабо, что она используется, как правило, для изоляции электрического кабеля. Исследование возглавили профессор Поль Мередит и профессор Бэн Поуэлл в Университете Куинслэнда. Австрийские ученые установили тонкий слой металла на пластиковый лист и посредством смешивания превратили в полимерную поверхность при помощи ионного луча. Тем самым исследователи показали, что метод может быть использован для производства дешевых, прочных, гибких и проводящих ток пластиковых оболочек.

Ионные лучевые методы широко используются в промышленности микроэлектроники для приспособления удельной электропроводности таких полупроводников как, например, кремний, но попытки применять этот процесс относительно пластиковых оболочек проделывались с ограниченным успехом еще с 1980 года. Теперь все по-другому.

“Научно-исследовательской группе удалось при помощи ионного луча настроить свойства пластиковой оболочки так, чтобы она проводила электричество подобно металлам, использованным в электрических проводах и даже действовать так, как сверхпроводник и проводить электрический ток без сопротивления при условии охлаждения и достаточном снижении температуры” – сообщил профессор Мередит.

Для того, чтобы продемонстрировать потенциальное применение этого нового материала, группа физиков произвела электрические термометры сопротивления, которые соответствуют промышленным стандартам. Протестированный для сравнения с термометром сопротивления платинового стандарта, новый термометр дал такие же или даже лучшие результаты и показал превосходную точность.

“Этот материал так интересен, поскольку мы можем использовать все желательные аспекты полимеров – механическая гибкость, надежность в эксплуатации и низкая стоимость – и к этим всем достоинствам добавить хорошую электрическую удельную электропроводность, что естественным образом не связанно с пластмассой” – говорит профессор Миколич. “Это открывает новые пути к получению пластиковой электроники”.

Специалисты заявляют, что самым восхитительным в этом открытии является точная настроенность способности оболочки проводить или сопротивляться потоку электрического тока. Это открывает широкий потенциал для полезных применений.

“Фактически мы можем поменять электрическое удельное сопротивление больше на 10 порядков величины, что говорит о наличии у нас десятимиллиардного выбора для регулирования состава во время производства пластиковой оболочки. В теории, мы можем сделать пластмассу, которая не проводит электричество совсем или, так же как металлы” – отметил доктор Стефенсон.

Эти новые материалы могут легко быть произведены оборудованием, обычно используемым в промышленности микроэлектроники и значительно более терпимы к воздействию кислорода по сравнению со стандартными полупроводящими полимерами.В комплексе эти преимущества полимерной оболочки обработанной ионным лучом могут стать светлым будущим в современной разработке мягких материалов для применения их в пластиковой электронике – слияние технологий настоящего и будущего.
Использована информация из открытых источников.

Источник

Adblock
detector