Бийик деңгээлдүү Кремний органикалык материалдардын негизинде жасалган ийне жана созулган электроника

Ийне схемаларда Суюк кремний органикалык каучуктун (LSR) ролу

Суюк силикон каучук же LSR эми бүктөлгөн дисплейлердеги коннекторлор жана заманбап акылдуу телефондордо кездешкен ийилгич бөлүктөр сыяктуу нерселер үчүн керек болгон кичинекей схемаларга куйуу үчүн өтө агучтуулугу менен эле эмес, минус 50 градус Целсийден 200 градуска чейинки температура колебаниясында да туруктуу болуп кала берээрине карабастан, ийилгич контурлордо кеңири колдонулууда (500% чейинки деформациядан кийин калыбына келет). Мунун белгилүү бир өзгөчөлүгү - ушул LSR менен жасалган контурлор 100 миңден ашык жолу ийилгеннен кийин электр өткөрүүчүлүгү 5% тан ашык өзгөрбөйт деп өткөн жылы Advanced Materials Engineering журналында жарыяланган илимий изилдөө көрсөттү. Бул дайыма башкаларына караганда көп жолу ийилгич материалдардан жасалган буюмдардын иштөө мөөнөтүн көп убакытка созууга мүмкүндүк берет.

Силиконго омурулган ийилгич өткөргүч трассалардын өнүгүшү

Күмүш флакы менен легирленген силикон сыяктуу жаңы гибриддүү өткөргүч материалдар эми 3500 S/cm чейинки өткөрүмдүүлүккө жетип, узарганда үч эсе созулуп, сынбай турат. Бул атайын өткөргүч жолдор спорт менен алектенгенде булчуң кыймылын көздөп турган жана интенсивдүү кыймыл менен да бекем сигналды сактап турган жабышкан терини байкоо датчиктерин мүмкүн кылат. Тамганын соңку лазерли жумшалтуу ыкмалары изилдөөчүлөрдүн силикон негизинин ичинде 15 микрометр туурасындагы өткөргүч сызыктарды түзүшүнө мүмкүндүк берет. Бул 2021-жылы мүмкүн болгонго салыштырмалуу 60 пайызга жакын кичирейишти билдирет. Бул сыяктуу кичинекей элементтер бул датчиктерди беттерге кандай киргизүү боюнча көптөгөн жакшыртылган чечимдерди ачып берет.

Мисал: Силикон негиздеги териге окшош датчиктер ден соолугун байкоо үчүн

Жүрөктүн узак мөөнөттүк проблемалары менен курчап жаткан 200 кишиге тийиштүү жүргүзүлгөн соңку изилдөө 0,8 мм калыңдыктагы супер жеңил силикондук датчиктер тууралуу кызыктуу маалымат алып чыкты. Алар күн бою дем алышты көздөн көз көзөмөлдөө үчүн чыныгы абдан жакшы болгон, 98,3% түзгөн тактыкка жеткен. Бул эски заманбап катуу электроддорго караганда көп жогору, алардын тактыгы жакынча 75% гана болгон. Кийим-кечектеги ден соолугу үчүн колдонулган технологиялар боюнча миньондогу чоң баяндамага ылайык, бул жаңы датчиктердин жакшы иштешине себеп - материал аркылуу газдар өтүшү мүмкүн болушу. Бул өзгөчөлүк беш күн бою туташ кийип жүргөндө териде пайда боло турган көйгөйлөрдү болдуруп алган. Дарыгерлер улантуу дарылоо керек болуп, клиникага баарыбир бара албаган пациенттер үчүн бул технологияга кубанычтан толуп жатышы түшүнүктүү.

Кийимдеги электроника үчүн өзүн-өзү дарылоочу силикон композиттеринин багыты

Динамикалык дисульфид байланыштары аркасында өздүгүнөн түзөтүлүүчү силикондор болсо, чыныгында эле керемет нерсе. Алар адаттагы бөлмө температурасында гана 40 мүнөт ичинде 2 мм чейинки кесилүүлөрдү өздүгүнөн түзөйт, бул акылдуу сааттын ремешкалары жана AR/VR баш бекемдөөлөрүнүн бөлүктөрү сыяктуу нерселер үчүн абдан пайдалуу. Сан жөнүндө да көп нерсе айта алабыз. Бул өздүгүнөн түзөтүлүүчү материал менен өнүмдөр чыгарган компаниялар мурдагы силикондон колдонуп турганга караганда гарантиялык маселелердин санын жарымга жакшырткан. Бул күнүмдүк техниканы канчалык көп колдонушубузду эсепке алганда, узакка созулган өнүмдүүлүк жана бизнеске убакыт өткөн сайын кандай чыгым келтиргени жакшыраак экендигин көрсөтөт.

Механикалык деформация учурунда электр бүтүндүгүн сактоодогу кыйынчылыктар

Эң эле эзилүучү силикон материалдары жаңы формулалардын баарына карабастан, узартуу 250% чейин көбөйгөндө өткөрүүчүлүгүн 20% ка чейин жоготот. Илимий изилдөөчүлөр өткөрүүчү бөлүшчөлөрдүн ичинде пайда болгон кичинекей трещинкалардан улам бул өткөрүүчүлүк маселеси келип чыгат деп өткөн жылы Nature Electronics журналында кызыктуу маалымат жарыялашкан. Бирок табиятта кездешкен фракталдуу шаблондорду колдонуп, материалдын бетинде кернеэди жакшы таратуучу издерди долбоорлоо менен бул маселеге жаңы мамилелер келе жатат. Бул долбоорлор стресс концентрациясынын чектерин 70% чейин азайта алат. Кыйынчылык эмнесе? Масстарга ылайыкташтыруу үчүн бул шаблондордо керектүү курчактоолор абдан татаал болгондуктан, аларды чоң көлөмдө өндүрүү абдан татаал. Көптөгөн компаниялар лабораториялык үлгүлөрдөн чыныгы өндүрүшкө өтүү менен бүгүнкү күндөрдө бул маселе менен күрөшүп жатышат.

Функционалдуу силикон материалдары менен жылуулук менеджментиндеги жаңы жетишкендиктер

Күч электроникасы үчүн жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүгү бар силикон майы (3 Вт/м·К)

Бүгүнкү күндөрдө электроникалык кубаттама 300 ватттан ашык жылуулук деңгээлин басып жаткан чоң деңгээлдер менен иштейт, ал эми бул жылуулукту чыдай турган жакшы термалдык интерфейстик материалдар керектигин билдирет. Бор нитрид жана алюминий оксиди наполнительдерин колдонуу менен жасалган жаңы формулалар аркалуу рынокто силикон майынын жылуулук өткөрүүчүлүгү 3 Вт/мК ченинде же андан жогору деңгээлге жетти. Бул жаңы материалдар бир нече жыл мурун колдонулган цинк оксидине караганда жылуулукту төрт эсе жакшы өткөрөт. Илимий изилдөө лабораториялары тарабынан жүргүзүлгөн сынамаларда IGBT модулундагы ысып калган жерлердин температурасы 18–22°C чейин төмөндөгөнү аныкталды. Бул өзгөрүш компоненттердин энергиялык циклдоштуруу мөөнөтүн 30% ке жакшыртып, узартат.

5G базалык станцияларынын жылуулук чыгаруу системаларындагы силикондуу саңылао толтуруучулар

5G технологияларда колдонулган миллиметр толкун массивдери кээде чамалуу 150 ватт/см² чейинки жылуулук пайда кылат. Бул 50 микрометрден аз аралыкта жайгашкан беттин кичинекей тоскоолдоруна ылайыкташтыра алган өзгөчө боштукту толтуруучу материалдарды талап кылат. Бул фазалык өзгөрүүчү силикон композиттери минус 40°C менен плюс 125°C ортосундагы температуранын курч кыймылында дагы 15 фунт/дюйм² ашыкчылык басымда бет менен жакшы байланышын сактай алгандыктан жакшы иштейт. Алар чоң MIMO антенналарды орнотууда кездешүүчү тургузулуш маселелерин жакшы чечет. Шаардык шарттардагы чыныгы талаа сынамаларына карасак, компоненттин түйүнүнөн айлануучу аба чейинки жылуулук кедергиси графит плёнкалардын ордуна ушул материалдарды колдонгондо чамалуу чейрөгө төмөндөөсүн көрсөттү. Бул жөнөтүү же бөлүктөрдү алмаштыруу зарыл болуп калганга чейинки система узакка мүнөздүн үчүн чоң мааниге ээ.

Талаш талкуу: жылуулук өткөрүүчү материалдар — силиконго карата графен негиздүү

Графен менен күчөйтүлгөн TIM материалдары теориялык түрдө 1500 W/mK чейинки жылуулук өткөрүмдүүлүккө ээ, бирок практикалык колдонуу 80% салыштырмалуу ылгалдуулуктан жогору болгон ылгалдуу шарттарга учураганда, интерфейстик байланыштык каршылык жана тотуба алып келген маселелер менен кыйынчылыкта калат. Өткөн жылы Advanced Materials журналында жарыяланган изилдөө кремний органикалык композиттик материалдар ылгалдуулук жана тоңгуучу сынамдардын 5000 циклин өткөндөн кийин дагы өзүнүн баштапкы жылуулук эффективдүүлүгүнүн 92% сактап калгандыгын көрсөттү. Ошол эле шарттардын астында графен варианттарынын тегерек 67% гана эффективдүүлүгүн сактап алышына караганда, бул абдан эле impressions берет. Андан тышкары, бул материалдардын (CTI рейтингдери 600 вольттон жогору) табигый электр изоляциялык касиеттерин эске алганда, кремний органикалык заттар кагазда эң жогорку өткөрүмдүүлүккө жете албаса да, көптөгөн инженерлер критикалык электрондук системалар үчүн аны тандап алуунун себеби ачык көрүнөт.

Кийинки Булагындагы Көрсөткүч жана Жарык Технологияларында Оптикалык Далайындагы Кремний Органикалык

Мини LED Пакеттөө үчүн Жарык Өткөрүү Дәрээси Жогору Силикон

Көздөй көрүнүштүүлүгү бар жана көрүнүштүү жарыкты 92% чамасында өткөрүүчү силикондор бүгүнкү күндө мини LED пакеттөөнүн болуп койгон талапкер компоненти болуп саналат. Бул материалдар иштеп турганда температура көтөрүлгөндө жарыкты шашылышын азайтуу мүмкүнчүлүгүн камсыз кылып, конструкциялык берекетти сактоо менен бирге экрандын бетинин бардык аймагында жогорку жарыктылыкка жетүүгө мүмкүндүк берет. Бул материалдардын айырмаланып турган жагы – иштөө учурунда температура көтөрүлгөндө жарык шашылуусун азайтуу мүмкүнчүлүгү. 2023-жылдагы Мини LED Пакеттөө боюнча жүргүзүлгөн изилдөөлөрдүн маалыматтарына ылайык, УФ туруктуу версиялары 1000 сааттын ичинде ылдыйлаштыруу сынамасынан өткөндөн кийин да 2% ден ашпаган сарылыш көрсөтүп, түстүн өзгөрүшүн эң азына чейин камчитет. Бул көрсөткүч күн нуруна көп дуушар болгон колдонулуштар үчүн, мисалы, автоунаалардын кызыктуу системалары же адамдар күн бою катталып ачылып турган кооз катталма телефондор үчү идеалдуу тандоого айланат.

Оптикалык силикондогу жарыкты сындыруу көрсөткүчүнө ылайыкташтыруу дисплейдин эффективдүүлүгүн жогорулатат

Жарыкты сындыруу көрсөткүчү 1.41ден 1.53кө чейин ылайыкташтырылган силикондор материалдар тийилген жерде болуп турган Френельдин жарык чагылышын азайтат. Натыйжада, бул күндөлүк рынокто пайдаланылып турган жалпы капталгыч заттарга салыштырмалуу микрокристаллды LED массивдеринен чыгып жаткан жарыктын 18% га жакшыртышын көрсөтөт. Бул полупроводниктик катмарлардын жарык сындыруу көрсөткүчү колдонулган оптикалык силикон менен туура келип турса, компаниялар өздөрүнүн өнүмдөрүнүн термалдык туруктуулугун жана практикалык ийкендигин сактап, жарык берүү сапатын жакшырта алышат.

Сектордун парадоксу: Транспаренттүү силикондордо ачыктык жана берметтикти тепе-теңдикке келтирүү

Лабораториялык деңгээлдеги силикондор 94% жарык өткөрүүчүлүгүнө жетсек да, коммерциялык версиялар көбүнчө беркичилик үчүн ачыктыкты эмесеп, царапталууга каршы наполнительдер жалпысынан 6–8% прозрачностьду төмөндөтөт. Жаңы нано-масштабтагы беттик дарылоолор эми >90% өткөрүмдүлүктү сактай алат жана абразивдүүлүккө каршы турушчулукун үч эсе көбөйтөт — бул AR/VR линзалары үчүн жана табият шарттарына учураган сырткы цифрлык белгилер үчүн чечкичи мааниге ээ болгон өнүгүш.

Силикон электроникалык аксессуарларында интеллектуалдуу интеграция жана IoT-менен совутуулуш

Кремнийдин эластиктиги бардык түрдөгү иштөө үчүн мүчөлөрдү оңой пайдаланууга мүмкүндүк берет. Бул материалдарга киргизилген температура датчиги эгерилгенден кийин да жыйырма беш жолу 0,5°C чегинде тактыгын сактайт. Ушул убакта, кыймылды билдирүү үчүн иштетилген ден-соолук тасма түзүлүштөрүнүн алгачкы версиялары 98% тануу деңгээлине жетти. Бул дайым кыймылдо болгондо дагы жакшы натыйжа берет. Бул иш жүзүндө колдонууда мындан ары чейинкиге караганда жумшак IoT (интернет-датчик) түзүлүштөрүнөн сапаттуу маалымат жыйноого мүмкүндүк берет жана алардын механикалык түрдө бузулушунун курчоосун керек емес.

Силикон менен капталуу аркылуу сымсыз шайкалтуу ыңгайлуулугу жакшыртылды, жаңыраак прототиптер 3 мм калыңдагы корпус аркылуу 84% эффективтүүлүккө жетти. 2023-жылга тиешелүү Wireless Power Consortium маалыматтарына ылайык, 15 Вт чоң ылдамдыктагы шайкалтуу учурунда жылуулук 40°C төмөн болуп калат. Бул термалдык туруктуулук силеконду жыш ысмоочулоого тийиш болгон акылдуу күйөнч жана медициналык кийимдер үчүн идеалдуу кылат.

Инсандар өздөрүнүн саламаттыгына кызыгуусун камтый турган акылдуу силикон колдонуучу техникалык кошумчалар рыногу ачык түрдө 25% өсүп жатат. 2024-жылы MarketsandMarkets тарабынан жасалган соңку изилдөөлөрдүн маалыматына ылайык, бардык колдонуучулардын жакынча эки үчтөн бири алардын ден соолугу боюнча маалыматты улам өзүнө чагылдырган фитнес гаджеттерин колдонууду каалашат. Тармактагы алдыңкы компаниялар биологиялык SpO2 датчиктерин жана теринин өткөрүүчүлүгүн белгилеген мониторлорду бириктирген цийме кошумча кооздошторду чыгарууга башташты. Бул продукттор териге узак мөөнөттүү тийип турганда кансырау же ыңгайсыздык пайда кылбайт, ISO 10993-5 талаптарына ылайык медициналык класска тиешелүү силикон материалдарын колдонушат. Бул жаңы технологиялардын жана териге жакшы таасир этүүчү материалдардын комбинациясы колдонуучу техникалык кошумча кооздошторду күндөлүк колдонуу үчүн эффективдүү жана ыңгайлуу кылат.

Силикон электроникалык кошумчаларды ыңгайлаштыруу жана өндүрүштүк өнүгүш

3D басып чыгаруу аркылуу ыңгайлаштырылган силикон электроникалык кошумчалар

Силикон электроникасынын дүйнөсүндө жарты миллиметр тактыкта дене формасындагы бөлүктөрдү түзүүгө мүмкүндүк берген кошумча өндүрүш ыкмалары аркылуу чоң өзгөрүүлөр болуп жатат. Эки материалдык 3D басып чыгаруу аркылуу компаниялар кыйла катуу электрондук схемалык бөлүктөрдү пациенттердин терисине жакын жерде кийиши ыңгайлуу, жумшак тактилдүү беттер менен бириктиришет. Бул МРТ машиналарынын ичинде иштегенди интерференцияга шарттамасыз колдонулган кийимге таандык цепьдерди жасоодо өтө пайдалуу. Иш-чарбанын мамлекеттик адамдарынын айтымында, өткөн жылы Батанка Силикон Колдонулушу Жөнүндө Билдирүүдө тастыкталганынча, баддак ыкмалардан чыгышы менен прототиптик өнүктүрүү убактысы 87% чейин төмөндөгөн. Ошондой эле бул жаңы продукттор оорунуу шарттарда иштөө үчүн ооруп калган оорунуу стандарттарды камсыз кылуу зарыл болгон оорунуу оорунуу стандарттарды IP67 камтып турат.

LSR Калыптай Эритүүнү Колдонуп Тұтыну Электроникасындагы Массалык Персонализация Эгилүүлөрү

AI менен башкарылган калыптар жана иштетүү учурунда силикондун агучулугуна чыныгы убакытта өзгөртүүлөр киргизүү аркылуу LSR инжекциялоо формалоодогу жаңы жаңылыктарга байланыштуу, абдан персонализацияланган өнүмдөрду чыгаруу мүмкүнчүлүгү пайда болду. Белгилүү бир акылдуу саат брендин алсыңыз, ал бир партияда гана жумшактан орто катуу деңгээлинде (Shore A шкаласы боюнча 50ден 80ке чейин) түрдүү катуулуктагы жакында 150 түстү чыгара алат. Бул күндөргө потребителдер өздөрүнүн гаджеттери уникалдуу көрүнүшүн каалашат, ошондуктан мындай түрдүүлүк адамдар талап кылгандын баарына туура келет. Ошондой эле, өндүрүүчүлөр кийим-кечектер үчүн маанилүү UL94-V0 өрт коопсуздугу стандарттарын сактап калышат. Сектордун баяндамалары бул техника материалдарды угуу-түгөндүрүүнү жакынча үчтөн бириге чейин камчылаганын көрсөтөт. Дагы ошол баарына карабастан, цикл боюнча 60 секунддон ашык эмес убакытта татаал бөлүктөрдү жасоо өндүрүшчүлөр үчүн дагы да кыйынчылыктуу маселе болуп саналат.

ЖЧК

Созгоок чынжырлар үчүн суюк силикон каучук (LSR) неге идеалдуу?

LSR - эластик чынжырлар үчүн идеалдуу, анткени ал жогорку созулгичтуулугу (500% чейинки деформациядан кийин калыбына келет) жана термостабилдүүлүгү менен сипатталат жана -50°Cдон 200°C чейинки температурада өз ишинин сапатын сактайт.

Териге окшош силикон негиздеги датчиктердин ден соолукты көзөмөлдөөдөгү пайдасы эмне?

Териге окшош силикон негиздеги датчиктер жогорку тактык (катуу электроддордун 75%-на карата 98,3%), дем алуучулугу жана терини карыштыруунун азайышы сыяктуу пайдасын камсыз кылат, узак мөөнөттүк көзөмөлдөө үчүн жарамдуу кылат.

Силикон электроникасында жылуулук менеджменти неге маанилүү?

Жылуулук менеджменти маанилүү, анткени силикон электроникасы көп учурда жогорку жылуулукка туш болот; жогорку деңгээлдеги силикон майы сыяктуу эффективдүү жылуулук менеджменти материалдары түзүлүштүн узак жашоосун жана ишистигиштин жогорулашын камсыз кылат.

Силикон электроникадагы IoT-га уялууга кантип салым кошот?

Кремнийдин ийкемдүүлүгү температура жана кыймыл датчиги сыяктуу компоненттерди IoT түзмөктөрүндө механикалык иштебөө коркунучу менен сенсациялуу маалымат жыйноо үчүн бирге бириктириш мүмкүндүгүн берет.

3D басып чыгаруу кремний электроникасынын өндүрүшүн кандай таасир этти?

3D басып чыгаруу так такылдарды жасоого жана прототиптик өнүктүрүү убактысын жакынча 87% камтамак менен адам денесине ылайык келген, өзгөртүлгөн бөлүктөрдү ыңгайлаштыруу аркылуу кремний электроникасынын өндүрүшүн түбүндөн өзгөрттү.