جوهر رسانا الکتریکی چیست؟ انقلابی در مدارهای الکترونیکی

جوهر رسانا الکتریکی چیست؟ انقلابی در مدارهای الکترونیکی

دنیای علم دنیای عجیبی است و هرروز مواد جدیدی که ویژگی‌های خیره‌کننده دارند ظهور می‌کنند. دستگاه‌های الکترونیکی چاپی پیشرفتی در نفوذ فناوری اطلاعات به زندگی روزمره ارائه می‌دهند. امکان چاپ مدارهای الکترونیکی باعث گسترش بیشتر برنامه‌های کاربردی اینترنت اشیا می‌شود. جوهر رسانا نیز یکی از همین مواد است که انقلابی بزرگ در مدارهای الکترونیکی ایجاد کرده است. جوهرهای مبتنی بر گرافن می‌توانند بر این فناوری تسلط داشته باشند، زیرا می‌توانند ارزان‌قیمت بوده و مستقیماً روی موادی مانند نساجی و کاغذ اعمال شوند. در این مطلب به سوال «جوهر رسانای الکتریکی چیست؟» پاسخ خواهیم داد.

جوهر رسانا یک ماده فوق العاده است که در واقع به شما امکان می دهد مدارهای کاری را روی مواد مختلف مانند کاغذ یا منسوجات بکشید. در سال های اخیر تبلیغات زیادی در مورد اینکه چگونه در نهایت جایگزین مدارهای سنتی می شود، وجود داشته است.

اما آیا این حقیقت دارد؟

در اینجا ما بررسی خواهیم کرد که جوهر رسانا چیست. چگونه ساخته شده، مزایا و معایب آن، و خواهیم دید که در حال حاضر در چه صنایعی از آن استفاده می شود.

برس جوهر رسانا

جوهرهای رسانا چیست؟

جوهر رسانا رنگی است که حاوی ذرات نقره یا کربن است. این ذرات مسئول دادن خاصیت رسانایی به این جوهر / رنگ هستند. این جوهرها می توانند جایگزین سیم ها و مسیرهای مسی در مدارها شوند.

مدارهایی را که در دوران کودکی در مدرسه می ساختیم، به خاطر دارید؟  مدارهای معمولی با بند انگشتی و گیره های متصل به سیم های مسی ظریف.  مطمئناً نسل های بعدی مجبور به استفاده از سیم مسی نیستند. کافی است با این جوهر یک قلم بردارند و خودشان مدار را بکشند!.

جوهر رسانا، همانطور که از نام آن پیداست، نوعی جوهر است که می تواند جریان الکتریکی را هدایت کند. در بیشتر موارد، جوهر با یک ماده رسانا، مانند گرافیت یا نقره ، تزریق می شود تا رسانایی الکتریکی را امکان پذیر کند .

برای برخی،  این یک داروی فناورانه است که ممکن است روزی مدارهای الکتریکی را بر روی کاغذ یا سایر سطوح انعطاف پذیر چاپ کند. حتی می توان از آن با استفاده از فناوری جوهرافشان استفاده کرد.

برخی از شرکت‌ها مانند شرکتی بریتانیا ، علاوه بر جوهر، محصولات رنگی تولید کرده‌اند که می‌توانند الکتریسیته را نیز هدایت کنند. رنگ رسانا که بسیار شبیه جوهرهای رسانا عمل می کند، می تواند به عنوان یک  لحیم کاری سرد، برای تعمیر PCB و بسیاری کاربردهای دیگر استفاده شود.

جایگاه فعلی این جوهر ها در صنعت

اما ما هنوز به آن نقطه که باید دست نیافته ایم. برای مثال، آنها جنبه های منفی ای نیز دارند. (مثلاً هنگام شستن منسوجات) .

” در حال حاضر برخی تخته های مدار ساده ساخته شده با استفاده از جوهر رسانا وجود دارد برای نمونه می توان گفت برخی از سیستم های مترو و قطار نیز از آنها برای چاپ مدارهای بر روی پاس یکبار مصرف استفاده می کنند. اما نقطه ضعف مدارهای جوهر رسانا مقاومت آنها است. یک فلز جامد خالص همیشه رسانا تر است. مدارهای مس جامد با انرژی الکتریکی کارآمدتر و گرمای کمتری را نسبت به تکه ها یا پودر موجود در جوهر رسانا تولید می کنند.”

جوهر رسانا

جوهرهای رسانا را روی چه موادی می توانم اعمال کنم؟

همانطور که قبلاً اشاره کردیم، این رنگ رسانا امکان ترسیم مدارهای الکترونیکی در انواع مواد را فراهم می کند. برخی از موادی که عملکرد آن بر روی آنها تایید شده و امکان ایجاد مدار روی آنها وجود دارد. عبارتند از

  • چوب.
  • فلزات.
  • منسوجات.
  • برخی از انواع پلاستیک.
  • چوب فشرده (چوب پنبه.
  • محصولات کاغذی.

مشخصات جوهرهای رسانا

برخی از ویژگی های این جوهرها همان طور که می توانید تصور کنید. ایجاد رسانایی الکتریکی بین دستگاه ها، انرژی دادن به دستگاه های کوچک است.  علاوه بر این، این جوهرها غیر سمی و بر پایه آب هستند.

آنها می توانند با ولتاژهای جریان مستقیم کوچک کار کنند، معمولاً معمولی ترین آنها معمولاً در ۱۲ ولت کار می کنند.

مقاومت این جوهر بستگی به میزان جوهر مصرفی دارد. یعنی اگر خطی بکشیم برای محاسبه مقاومت آن به میزان جوهر استفاده شده روی سطح و همچنین ابعاد آن بستگی دارد.

جوهرهای رسانا چگونه اعمال می شوند؟

پیشرفت در کاربرد این جوهرها امکان استفاده از آنها را با استفاده از چاپ دیجیتال مستقیم بر روی مواد مختلف فراهم می کند. و انرژی آنها را تامین می کند. بدین ترتیب می توانید آنها را مستقیماً با لمس کردن به سوئیچ تبدیل کنید. این جوهرهای رسانا با استانداردهای مختلف چاپ سازگار هستند، بنابراین می توان آن را بر اساس نیازهای کاربردی طراحی نمود.

همانطور که گفته شد، آنها مزایای بزرگی برای بسیاری از صنایع دارند.

این جوهر امروزه کاربردهای متعددی دارد و معمولا در چاپ سازه های فلزی استفاده می شود. با این حال، اوایل تولید آن بیشتر در فناوری پوشیدنی و صنایع نساجی الکترونیکی استفاده می شد.

جوهر رسانا مهمترین جزء در چاپ ساختارهای فلزی است. چندین  ماده رسانا را  می توان برای این منظور در نظر گرفت، مانند پلیمرهای رسانا، کربن، ترکیبات آلی/فلزی، پیش سازهای فلزی و نانوذرات فلزی.

قلم جوهر رسانا

کاربردهای جوهر رسانا

در حال حاضر، رونق بزرگی در دستگاه های الکترونیکی قابل حمل و انعطاف پذیر ، مانند پوشیدنی های نساجی ، وجود دارد. که وظیفه آنها نظارت بر وضعیت سلامتی بدن است. این دستگاه های جدید باید انعطاف پذیر باشند تا با یک سطح یا کاربر سازگار شوند. مدارهای الکترونیکی فعلی سازگار نبوده و حمل آن ها نیز راحت نیست. این جوهرهای رسانا، همانطور که در بالا توضیح داده شد، با استانداردهای مختلف چاپ سازگار هستند، بنابراین می توان از آنها برای ساخت مدارهای الکترونیکی انعطاف پذیر و سازگار استفاده کرد.

جوهر رسانا

آینده این جوهر ها

جوهرهای رسانا ممکن است انقلاب بزرگی را در آینده ایجاد کنند. شاید کمپین‌های بازاریابی جدید شرکت‌های مختلف از این فناوری استفاده کنند، زیرا می‌تواند در بخش خرده‌فروشی یا حتی در سیگنال‌دهی ها بسیار مفید باشند. این فناوری مرزهای جدیدی را در طراحی سنتی به ارمغان می‌آورد و به آن اجازه می‌دهد تا توجه افراد را با شگفتی و یا با تعامل آنها با محیط جلب کند.

یکی از محبوب ترین نمونه هایی که می توان از این جوهرهای رسانا استفاده کرد، کاربرد آنها در چاپ برچسب های RFID است . این برچسب ها برای شناسایی خودکار استفاده می شوند. برای نمونه در یک مورد از لباس مورد استفادهقرار گرفته اند. و بسته به کاربردشان، این جوهرها می توانند به عنوان یک حسگر عمل کنند و به عنوان آنتن RFID عمل کنند و اطلاعات موجودی واقعی محصولات خود را در اختیار تولیدکنندگان و توزیع کنندگان قرار دهند.

آیا جوهر رسانا رسانای خوبی برای الکتریسیته است؟

به طور خلاصه بله، اما نه به اندازه مواد سنتی که برای ساخت مدارهای الکتریکی استفاده می شود، حداقل در حال حاضر.

برای اینکه یک ماده بتواند الکتریسیته را هدایت کند، باید اجازه حرکت الکترون ها را از آن طریق بدهد. بنابراین، مواد رسانا به جریان الکتریکی اجازه می دهند تا از آنها عبور کند.

مدار جوهر رسانا

برخی از مواد به طور طبیعی قادر به انجام این کار مانند فلزات اصلی هستند. اما فلزات در شکل طبیعی خود در دما و فشار معمولی جامدند البته به استثنای جیوه.

برای دور زدن این امر در تولید جوهر، مواد رسانا (مانند فلزات) باید در یک محیط مایع گنجانده شوند و در عین حال پتانسیل رسانایی را نیز تا حد ممکن حفظ کنند.

یکی از راه حل های رایج، تولید نانو ذرات فلزی است که با یک محیط مایع به شکل حباب می شوند.

” این نانو ذرات فلز، آنقدر کوچک هستند که می توان بیش از ۵ میلیون ذره از آنها را در هر دوره هدایت الکتریسیته در هنگامی که رشته نانو ذرات تشکیل می دهند، ترسیم نمود که مانند مروارید در یک گردنبند، الکترون می تواند سفری از یک نانو ذره به نانوذره دیگر را داشته باشند.” و هنگامی که جوهر در نهایت خشک می شود، زنجیره نانوذرات به هم پیوسته قفل می شود. این یک مسیر رسانای دائمی برای عبور الکتریسیته از طریق جوهر خشک شده تشکیل می دهد.”

قلم جوهر رسانا

اگر چه هنوز رسانایی بالایی دارند، اما ذاتاً رسانایی کمتری نسبت به محلول‌های جوهر نارسانا دارند. در حال حاضر، اکثراً در ساخت ریز تراشه ها به ضخامت هایی بسیار کمتر از مقدار مورد نیاز جوهر رسانا برای این کار مورد نیاز است. با این حال، هنگام استفاده از آن بستگی به مسیرهای تقریباً تصادفی نانوذرات فلزی در جوهر دارد. به این دلیل است که، لایه‌های ضخیم‌تر جوهر، احتمال تشکیل مسیرهای کافی از نانوذرات برای هدایت الکتریکی کافی را افزایش می‌دهند.

به این ترتیب بعید است که این روش ایجاد مدارهای الکتریکی جایگزین روش فعلی تولید برد مدار شود. البته، با بهبود فناوری جوهر رسانا، ممکن است شاهد زمانی باشیم که جوهر رسانا بتواند راه حل های مرسوم را به چالش بکشد.

توضیحات تکمیلی در باره جوهر رسانای الکتریکی

جوهر رسانا الکتریکی، همان‌طور که از نامش مشخص است، نوعی جوهر است که می‌تواند الکتریسیته را هدایت کند. در بیشتر موارد جوهر با یک ماده رسانا مانند گرافیت یا نقره تزریق می‌شود تا هدایت الکتریکی را فعال کند. جوهر رسانا یک ماده فوق‌العاده است که در واقع به شما امکان می‌دهد مدارهای کار را روی مواد مختلف مانند کاغذ یا منسوجات بکشید. در مهروموم‌های اخیر بحث‌های زیادی درباره نحوه جایگزینی مدارهای سنتی مطرح‌شده است.

جوهر رسانا در مدارهای الکتریکی

در حال حاضر چند مدار ساده با استفاده از جوهرهای رسانا الکتریکی ساخته شده است. به‌عنوان‌مثال، برخی از سیستم‌های مترو و قطار از آن‌ها برای چاپ مدار روی کارت‌های یک‌بارمصرف استفاده می‌کنند.

اما نقطه‌ ضعف مدارهای جوهر رسانا مقاومت آن‌هاست.

فلزات جامد و خالص همیشه رساناتر از پرک‌ها یا پودرهای جوهر رسانا هستند، بنابراین مدارهای مسی جامد باانرژی الکتریکی کارآمدتر بوده و حرارت کمتری تولید می‌کنند.

پیشرفت‌های اخیر در زمینه فناوری منجر به تولید جوهر گرافن شده است، که در صنایع متکی به لوازم الکترونیکی چاپ‌شده مورد استقبال قرار گرفته است – و هنوز هم همچنان مورد استقبال قرار می‌گیرد. از بین تمام مواد مورد استفاده، محبوب‌ترین نوع جوهر رسانای کربنی است که عمدتاً در زمینه چاپ لوازم الکترونیکی استفاده می‌شود. مانند دیگر جوهرهای رسانا، از جوهر گرافن می‌توان برای ایجاد مواد چاپی که حرارت و الکتریسیته را هدایت می‌کنند، استفاده کرد.

به‌طورمعمول، جوهر به دو گروه طبقه‌بندی شده است: جوهر چاپ و جوهر نوشتن. جوهرهای نوشتاری اغلب از رنگ‌های روغن تشکیل شده‌اند و برای سهولت استفاده با قلم و برس طراحی‌شده‌اند تا خاصیت تنظیم سریع داشته باشند. در مقابل، جوهرهای چاپی برای استفاده با روش‌های چاپ تولید می‌شوند که می‌توان آن‌ها را در پاپ‌های معمولی و پاپ‌های بدون ضربه طبقه‌بندی کرد. چاپ معمولی به فرآیند انتقال تصویر یا متن از صفحه به سطح اشاره دارد ، درحالی‌که چاپ بدون ضربه تصویری بدون تماس بین دو سطح ایجاد می‌کند. نمونه‌هایی از چاپ بدون ضربه ممکن است شامل فناوری‌های چاپ لیزری، حرارتی و جوهرافشان باشد.

کاربرد جوهر رسانا الکتریکی

جوهرهای رسانا نسبت به سایر راه حل های موجود مزایای مختلفی دارند. یکی از مهمترین آنها این است که می توان به راحتی آنها را برای پاسخگویی به طیف گسترده ای از نیازهای صنعت سفارشی سازی کرد.

مانند منسوجات الکترونیکی، که جوهرهای رسانا یک گزینه عالی در اینکار هستند، زیرا می توان آنها را پس از تولید محصول اصلی اعمال کرد. به عبارت دیگر می توان آن را بعداً بدون تداخل در فرآیند تولید پارچه اضافه نمود.

این امر به این دلیل امکان پذیر شده است که جوهرها را می توان لمینیت کرد و حرارت را مانند گرافیک منتقل کرد.

جوهرهای رسانا کاربردهای گوناگونی دارند. مانند آنچه که در بالا نیز اشاره کردیم. مانند جوهرهای رسانا نقره‌ای برای چاپ برچسب‌های RFID که در بلیت‌های حمل‌ونقل مدرن استفاده می‌شوند. همچنین می‌توان از آن‌ها برای تعمیر مدارها روی تابلوهای مدار چاپی استفاده کرد. این جوهرها همچنین می‌توانند در صفحه‌کلیدهای رایانه‌ای که دارای غشایی با مدار چاپی که هنگام فشار دادن کلید “حس” می‌شوند، استفاده شوند .یخچال‌های شیشه‌ای شامل آثار مقاومتی که بر روی شیشه اعمال می‌شوند نیز می‌توانند شامل جوهرهای رسانا باشند.

اما کاربردهای دیگری هم دارند. به عنوان مثال، آنها در بازارها و صنایع زیر کاربرد دارند. بسیاری از خودروهای جدیدتر دارای آثار رسانا بر روی شیشه عقب هستند که به عنوان آنتن رادیو عمل می کند.

برخی دیگر از کاربردهای این جوهر ها

  • منسوجات الکترونیکی و لوازم الکترونیکی پوشیدنی.
  • آنتن های سه بعدی و پرینت منسجم.
  • الکترونیک هیبریدی انعطاف پذیر (FHE).
  • الکترودهای لبه صفحه نمایش لمسی، خودرو (مه شکن، سنسور اشغال صندلی، گرمکن صندلی و غیره).
  • پرینت سه بعدی الکترونیکی.
  • خازن های سرامیکی چند لایه (MLCC).
  • جایگزینی ITO (هیبرید، چاپ مستقیم و غیره).
  • پیزو مقاومت چاپ شده.
  • حسگرهای خازنی و زیستی.
  • PCB (خودکار/سرگرم، حرفه ای، دانه و بشقاب).
  • RFID (HF، UHF).
  • چاپ TFT و حافظه.
  • OLED و روشنایی LED با مساحت بزرگ.
  • کتابخوان های الکترونیکی انعطاف پذیر و نمایشگرهای بازتابنده.
  • بخاری های بزرگ (باتری، کارخانه، صندلی و غیره).
  • قلم های رسانا.
  • دیجیتایزرها.
  • فتوولتائیک.
  • الکترونیک قدرت.
  • محافظ EMI.
  • وسایل الکترونیکی درون قالب (خودرو ، لوازم‌خانگی و غیره).
  • لوازم الکترونیکی چاپ سه‌بعدی.

جوهر رسانا

مزیت‌های جوهر رسانای الکتریکی

مزایای بی‌شماری برای استفاده از جوهر رسانا الکتریکی برای صنایع مختلف وجود دارد. آن‌ها در زیر توضیح داده شده است:

  • در مقایسه با استانداردهای سنتی صنعتی، جوهر رسانا نه‌تنها یک روش برتر بلکه اقتصادی برای تعیین آثار رسانای مدرن است. اگرچه برای اهداف زیادی مورداستفاده قرار می‌گیرد، اما مهم‌ترین جزء و همچنین بهترین جایگزین برای چاپ سازه‌های فلزی است.
  • در ابتدا، بزرگ‌ترین عامل توسعه سریع آن فناوری پوشیدنی آن و مشارکت آن در صنایع نساجی الکترونیکی بود. امروزه ، این روش بسیار بیشتر از هر راه‌حل سنتی موجود ترجیح داده می‌شود زیرا به‌راحتی قابل تنظیم است، که به آن اجازه می‌دهد طیف وسیعی از نیازهای صنعت را برآورده کند.
  • در منسوجات الکترونیکی، یکی از بهترین گزینه‌ها محسوب می‌شود زیرا می‌توان آن را حتی پس از تولید محصول اصلی، بدون وقفه در روند تولید نساجی، اضافه کرد. این امر تنها به این دلیل امکان‌پذیر است که این جوهرها لمینت شده و حرارت منتقل شوند. چندین نوآوری مداوم در استفاده از لایه‌های قربانی در حال انجام است.

کاربرد جوهر رسانا

جوهر رسانا الکتریکی برای عملکرد بهتر در بسیاری از صنایع تبدیل به یک نیاز ضروری شده است. از بین همه انواع موجود، جوهر رسانای کربنی طرفداران بیشتری دارد. این ماده‌ی جادویی در ایران نیز ساخته و توسط برخی از شرکت‌ها ساخته می‌شود.

یکی از روش‌های ساده برای خرید و فروش جوهر رسانا استفاده از سامانه تموک است. همچنین شما با وارد شدن به این سامانه می توانید محصول تولیدی یا وارداتی خود را معرفی و به فروش برسانید و یا اگر نیاز به مواد، محصول یا خدماتی خاص دارید آن ها را در سامانه تموک تقاضا گذاشته و با دیگران مطرح نموده و مرتفع سازید.

در پایان

اگر این مطلب را دوست داشتید لطفا از ما حمایت کرده و با ورود، نصب و استفاده از سامانه تموک و همچنین معرفی آن به دوستان خود، انگیزه ما را در راهی که برای شما قدم گذارده ایم دوچندان کنید.

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *