Trong một thời gian, sự phân biệt giữa kim loại và nhựa định rõ: kim loại dẫn điện, nhựa không. Hiện nay, nhận thức đã thay đổi khi thực tế có sự đa dạng hơn nhiều. Hãy cùng chúng tôi khám phá nhựa có dẫn điện không!
Bài viết được tư vấn chuyên môn bởi giám đốc kỹ thuật Võ Văn Hải – đã có kinh nghiệm 10 năm trong lĩnh vực sửa chữa điện lạnh – điện tử.
1. Nhựa có dẫn điện không?
Tính dẫn điện của Nhựa
Làm thế nào để đo độ dẫn điện của nhựa hay nhựa có dẫn điện không? Nhựa thuộc nhóm vật liệu cách điện, với điện trở bề mặt thường nằm trong khoảng 10^16 – 10^17 ohms/sq.
Loại nhựa dẫn điện hiện đại thường là sự kết hợp giữa nhựa cách điện cơ bản và chất dẫn điện hoặc chất gia cố. Độ dẫn điện của chúng được đạt được thông qua việc tạo ra một mạng lưới chứa các hạt hoặc sợi dẫn điện.
Đối với nhựa dẫn điện, ta có ba phạm vi dẫn điện khác nhau được xác định:
- Vật liệu tổng hợp tiêu tan
- Vật liệu hợp chất dẫn điện
- Vật liệu hợp chất chống tĩnh điện (ESD)
2. Nhựa dẫn điện
Vậy, nhựa có dẫn điện không? Thực tế, một số loại nhựa có khả năng dẫn điện.
2.1. Nhựa dẫn điện là gì?
Nhựa dẫn điện là gì? Nhựa dẫn điện, hoặc chính xác hơn, polyme dẫn điện nội tại (ICP), là nhóm các polyme hữu cơ có khả năng dẫn điện. Chúng được chế tạo để chứa nhiều chất phụ gia dẫn điện, nhằm đạt được một mức điện cụ thể.
Các chất này có thể có tính chất dẫn điện giống kim loại hoặc có thể là chất bán dẫn. Điều quan trọng là polyme dẫn điện có khả năng xử lý cao, chủ yếu thông qua quá trình phân tán. Thường không thuộc loại nhựa nhiệt dẻo, điều này có nghĩa là chúng không thể chịu nhiệt độ cao.
Thông thường, để đạt được tính chất dẫn điện, chất độn carbon như muội than, than chì và các nguyên tố dẫn điện khác thường được sử dụng. Phạm vi điện trở của nhựa dẫn điện thường nằm trong khoảng từ E4 đến E12, làm cho chúng trở thành vật liệu bán dẫn.
Tuy nhiên, như các polime cách điện khác, chúng thuộc loại vật liệu hữu cơ và không thể hiện tính chất cơ học tương đương với các polyme thương mại khác. Các tính chất điện có thể được điều chỉnh thông qua các phương pháp tổng hợp hữu cơ và kỹ thuật phân tán tiên tiến.
2.2. Vì sao sử dụng nhựa dẫn điện
Các loại nhựa dẫn điện có tiềm năng lớn trong lĩnh vực vật liệu chống tĩnh điện và đã được tích hợp vào màn hình và pin thương mại. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra khả năng sử dụng của chúng trong pin mặt trời hữu cơ, mạch điện tử in, điốt phát sáng hữu cơ, bộ truyền động, siêu tụ điện, cảm biến hóa học, màn hình trong suốt linh hoạt, tấm chắn điện từ và khả năng thay thế cho vật liệu trong suốt phổ biến.
Một ứng dụng khác của nhựa dẫn điện là sử dụng cho lớp phủ hấp thụ vi sóng, đặc biệt là lớp phủ hấp thụ radar trên máy bay tàng hình. Polyme dẫn đang thu hút sự chú ý trong các ứng dụng mới với các vật liệu ngày càng dễ gia công, tính chất vật lý và điện tốt hơn cùng với chi phí thấp hơn.
Đặc biệt, các dạng polyme dẫn với cấu trúc nano mới, có diện tích bề mặt cao và khả năng phân tán tốt hơn, đang nhanh chóng trở thành trung tâm của sự quan tâm. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các polyme dẫn điện có cấu trúc dạng sợi nano và bọt biển nano mang lại giá trị điện dung cải thiện đáng kể so với các polyme không có cấu trúc nano.
2.3. Khi nào nên sử dụng nhựa dẫn điện?
Nhựa dẫn điện có hai ứng dụng cơ bản trong quá trình thiết kế sản phẩm. Trước tiên, nó chơi một vai trò quan trọng trong việc tạo cấu trúc điện tử, và thứ hai, nó giúp loại bỏ tĩnh điện không mong muốn khỏi các thiết bị. Khi đưa ra quyết định, việc quan trọng là phải xem xét các thuộc tính cần thiết để đảm bảo hoạt động hiệu quả.
Ví dụ, đối với hầu hết các ứng dụng xử lý vật liệu giấy, cần một tập hợp các thuộc tính chính như độ bền xé, hệ số ma sát (COF) và độ cứng. Mặc dù kim loại có thể cung cấp khả năng dẫn điện cao, nhưng chúng có thể không cung cấp đủ COF để hoạt động một cách bình thường.
Vì vậy, nhựa dẫn điện thường được lựa chọn cho nhiều ứng dụng, bao gồm thiết bị y tế, hệ thống chế biến thực phẩm, ngành công nghiệp quân sự và quốc phòng, cũng như một số ứng dụng công nghiệp khác.
Sự linh hoạt này mang lại cho các nhà thiết kế khả năng tự do trong việc tạo ra những sản phẩm theo ý tưởng của họ, dựa trên yêu cầu về vật liệu, độ phức tạp của bộ phận và yêu cầu về khối lượng.
3. Tại sao nhựa không thể dẫn điện?
Nhựa, hay còn được biết đến là polyme tổng hợp, là một loại vật liệu có khả năng tạo ra kết cấu mềm mại, dẻo dai và linh hoạt. Một số polyme tổng hợp đã được phát triển với tính dẫn điện xuất sắc, giúp chúng trở thành lựa chọn lý tưởng cho việc sử dụng như là chất dẫn điện.
Tuy nhiên, phần lớn các chất dẻo thường có khả năng cách điện đáng kể và cũng có đặc tính cách nhiệt kém do chúng đồng thời là chất cách điện và cách nhiệt.
Hãy xem xét một số yếu tố sau:
3.1. Điện trở suất cao
Điện trở của vật liệu đối với dòng điện chạy qua nó được xác định bằng điện trở suất của nó. Để đo điện trở, người ta thường sử dụng Ohm-mét (Ωm). Điện trở suất trong chất cách điện có thể đa dạng, và nó được đánh giá bằng các giá trị nằm trong phạm vi của nó. Dưới đây là các mức điện trở suất của một số loại nhựa:
- ASA/PC, có khả năng chống cháy – 14 1015 Ohm.cm
- ABS/PC, hỗn hợp với 20% sợi thủy tinh – 16 1015 Ohm.cm
- CA Cellulose Acetate – 12 1015 Ohm.cm
- ABS chịu nhiệt độ cao – 16 1015 Ohm.cm
Các phân tử nhựa liên kết với nhau, làm cho electron của nguyên tử bị chiếm đầy. Điều này dẫn đến sự thiếu hụt electron tự do trong nhựa, không tạo điều kiện cho chúng di chuyển và dẫn điện.
3.2. Độ dẫn nhiệt thấp
Khả năng dẫn nhiệt thường thấp đối với tất cả các chất cách điện. Điều này có nghĩa là chất cách điện ngăn chặn sự truyền nhiệt qua chúng. Điện trở của nhựa tăng lên vì electron ở đó giữ vị trí tĩnh lặng và không di chuyển dễ dàng.
3.3. Thành phần cấu tạo
Hầu hết nhựa là polyme hữu cơ, tức là chúng chứa carbon, hydro, và thường có thêm một số nguyên tố bổ sung (như clo trong PVC, oxy và nitơ trong nylon, v.v.). Việc tạo thành các dạng khác nhau của nhựa là nhờ sự kết hợp độc đáo của chuỗi nguyên tử dài.
Trong khi một số polyme cụ thể là nhiệt rắn, chỉ có thể được tạo hình một lần, thì những loại khác là nhựa nhiệt dẻo, có thể được nung nóng và đúc lại nhiều lần.
3.4. Sự cố điện áp
Nhựa không dẫn điện do sự đánh thủng điện áp hoặc vượt quá độ bền điện môi của vật liệu. Bất kỳ chất cách điện nào cũng sẽ trở thành dẫn điện nếu phải chịu đựng điện áp quá cao. Khi tiếp xúc với điện áp lớn, một số vật liệu, trong đó có nhựa, sẽ mất tính chất cách điện.
Sự thay đổi này xảy ra khi đạt đến một giá trị điện áp được gọi là điện áp đánh thủng. Đối với các chất cách điện, có nhiều mức điện áp đánh thủng khác nhau.
3.5. Các ứng dụng
Một số polyme được sử dụng như chất cách nhiệt, như vách nhựa vinyl và cốc cà phê xốp. Khả năng cách điện của nhựa cũng hỗ trợ trong quá trình quấn dây điện; ví dụ, băng keo điện thường được làm từ một loại nhựa gọi là nhựa vinyl. Đặc tính cách điện của nhựa cũng làm cho nó trở nên lý tưởng để đóng gói các linh kiện điện tử.
Tuy nhiên, trong thời gian gần đây, một số loại nhựa đã được phát triển với mục đích chủ đích làm chất dẫn điện. Polyacetylene và polypyrrole là chỉ là hai ví dụ của các polyme gần đây được thiết kế để hoạt động như chất dẫn điện.
4. Lời kết
Nhựa có dẫn điện không? Vì nhựa được tạo thành từ các polyme hữu cơ, nó thường được xem là chất dẫn điện kém. Để dòng điện chảy qua một vật liệu, cần có electron tự do hoặc ion mang điện. Tuy nhiên, vẫn tồn tại một số loại nhựa được thiết kế để có khả năng dẫn điện, đặc biệt cho các ứng dụng cụ thể.
Trung tâm sửa chữa điện lạnh – điện tử suadienlanh.vn hy vọng rằng thông tin về nhựa có dẫn điện không đã cung cấp đầy đủ thông tin cho bạn. Nếu bạn còn bất kỳ câu hỏi hoặc cần hỗ trợ thêm, vui lòng liên hệ với chúng tôi qua số HOTLINE 0767 165 660 để được hỗ trợ nhanh chóng.
