Флексибилна и истегљива електроника омогућена напредним силиконским материјалима

Улога течног силиконског гума (LSR) у флексибилним колима

Tečni silikonski kaučuk ili LSR sada se široko koristi u fleksibilnim kolutima jer se izuzetno dobro isteže (oko 500% oporavka od deformacije) i ostaje stabilan čak i kada se temperatura menja od minus 50 stepeni Celzijusovih sve do 200 stepeni. Ono što ovaj materijal čini toliko posebnim jeste njegova visoka tečnost, što proizvođačima omogućava da ga oblikuju u te male kolutne forme potrebne za stvari poput konektora u savojnim displejima i onim savitljivim delovima koje vidimo na modernim pametnim telefonima. Nedavni rad objavljen prošle godine u časopisu Advanced Materials Engineering pokazao je još nešto zanimljivo. Ovi koluti napravljeni od LSR-a promenili su svoj električni otpor za manje od 5% nakon što su savijani više od 100 hiljada puta. Takva performansa znači da mogu trajati znatno duže bez kvarova u poređenju sa drugim materijalima koji su trenutno dostupni.

Napredak u rastezljivim provodnim trakama ugrađenim u silikon

Нови хибридни проводни материјали, као што су силикони допирани честицама сребра, сада могу постићи проводљивост од око 3500 S/cm и истегнути се до три пута више од своје оригиналне дужине пре него што се прекину. Управо ови специјални проводни путеви омогућавају лепљиве сензоре за кожу који прате покрете мишића док особа вежба, при чему одржавају јак сигнал чак и током интензивних кретања. Најновије методе ласерске депозиције омогућавају научницима да стварају проводне линије широке само 15 микрометара унутар силиконске основе. То је доста impresивно имајући у виду да то представља смањење величине елемената за око 60 процената у односу на оно што је било могуће 2021. године. Тако мали елементи отварају врата за много бољу резолуцију у начину на који интегришемо ове сензоре на површине.

Студија случаја: Сензори засновани на силикону, слични кожи, за надгледање здравља

Недавна студија је испитивала 200 људи који страдају од дуготрајних проблема са дисањем и открила занимљиву чињеницу о тим врло танким силиконским сензорима дебљине свега 0,8 мм. Оказали су се изузетно добри за праћење дисања током целог дана, постижући импресивну тачност од 98,3%. То је знатно боље у односу на старомодне чврсте електроде које су имале тачност од око 75%. Према прошлогодишњем великом извештају о носивим здравственим технологијама, разлог зашто ови нови сензори тако добро функционишу јесте што материјал пропушта гасове. Ова карактеристика спречава проблеме са кожом код особа које их носе непрестано током целих седам дана. Због тога је разумљиво да се лекари ентузијастички осећају према овој технологији за пацијенте којима је потребна стална нега, али који не могу увек да дођу у клинику.

Тренд ка само-лечећим силиконским композитима у носивој електроници

Силликони који могу да се сами поправе захваљујући динамичким дисулфидним везама су изузетно занимљив материјал. Они заправо самостално затворе пресеке дуге до 2 mm за само око 40 минута, уз одржавање на обичним собним температурама, што их чини веома корисним за ствари као што су каишеви за паметне часовнике и делови AR/VR погледница. И бројке говоре прилично јасну причу. Предузећа која производе производе са овим самоопорављајућим материјалом имају отприлике половину мање проблема у вези гаранције него пре преласка са обичног силікона. То је огромна разлика када је у питању трајност производа и трошкови за пословне субјекте у времену, посебно имајући у виду колико често људи данас користе електронске уређаје.

Изазови у одржавању електричне интегритета током механичке деформације

Најеластичнији силиконски материјали и даље губе више од 20% проводљивости чим се истегну преко око 250% издужења, упркос свим новим премазима који постоје. Прошле године, у часопису Nature Electronics објављено је нешто занимљиво, где се истраживачи позивају на чињеницу да ови проблеми са проводљивошћу настају услед формирања микроскопских пукотина у проводљивим честицама унутар материјала. Ипак, појављују се неки веома интересантни нови приступи, који користе фракталне шеме из природе како би дизајнирали трагове који боље распоређују напон по површини материјала. Ови дизајни могу смањити концентрацију деформација за око 70%. Мана? Производња у великом обиму постаје веома компликована због сложене природе ових шема. Многе компаније тренутно имају проблема са овим док покушавају да пређу са лабораторијских узорака на стварне серијске производе.

Прориви у термалном управљању функционалним силиконским материјалима

Силиконска масти са високом термалном проводљивошћу (3 W/m·K) за силску електронику

Електроника за напајање данас ради са изузетно високим нивоима топлоте који могу премашити 300 вати по квадратном центиметру, што значи да су нам потребни стварно добри материјали за термални интерфејс како бисмо то управили. Најновији силажни масти на тржишту достигли су нивое термалне проводљивости око или изнад 3 W по метру Келвин, захваљујући бољим формулацијама са филерима боровог нитрида и алумине. Ови нови материјали преносе топлоту отприлике четири пута боље него што су то раније чинили старомодни компоненти на бази цинковог оксида. Лабораторије водећих истраживача су тестирали ове масти и установиле да смањују температуру тачака прегревања између 18 и чак 22 степена Целзијуса у тим ИГБТ модулима. Ова врста побољшања заправо се преводи у отприлике тридесет процената дужи век трајања у погледу циклуса напајања за ове компоненте.

Силажни испуњивачи у системима расипања топлоте за базне станице 5G

Миллиметарски таласни низови који се користе у 5G технологији стварају прилично интензивне тачке загревања, понекад до око 150 вати по квадратном центиметру. То значи да су нам потребни специјални испуњавачи распора који могу заиста да се прилагоде тим ситним неравним површинама на растојању мањем од 50 микрометара. Ови фазно променљиви силиконски композити функционишу изузетно добро јер одржавају добар притисак контакта изнад 15 фунти по квадратном инчу, чак и када се температура драстично мења између минус 40 степени Целзијуса и плус 125 степени. Они ефикасно решавају проблеме поравнања који су уобичајени код великих MIMO антенских система. Анализа стварних теренских тестова у урбаним срединама показује и нешто интересантно: топлотна отпорност од спојева компонената до околинског ваздуха смањује се за око четвртину када се користе ови материјали уместо обичних графитних листова. То чини велику разлику у погледу трајности система пре него што буде потребно одржавање или замена делова.

Анализа контроверзе: Силиконска и графенска топлотна интерфејсна материјала

Графенски побољшани материјали за термалну интерфејсну слојевитост теоретски нуде топлотну проводност до 1500 W/mK, али практичне примене су угрожене отпором контакта на интерфејсу и проблемима оксидације када су изложени влажним условима са релативном влажношћу преко 80%. Истраживање објављено у часопису Advanced Materials прошле године показало је да силиконске композитне материјале задржавају око 92% своје оригиналне термалне ефикасности чак и након 5000 циклуса тестова влажења и смрзавања. То је прилично импресивно у поређењу са графенским опцијама које задржавају само око 67% ефикасности у сличним условима. А када узмемо у обзир и природна својства ових материјала као изолатора (са CTI рејтингом преко 600 волти), постаје јасно зашто многи инжењери преферирају силикон за критичне електронске системе, упркос томе што не достигне највише вредности проводности које стоје у папиру.

Оптички силикон у технологијама дисплеја и осветљења следеће генерације

Силикон са високом прометношћу светлости за мини ЛЕД паковање

Силицијум који је оцјењен за оптичку јасноћу са око 92% преноса видљиве светлости постао је неопходна компонента у мини ЛЕД паковању ових дана. Они омогућавају произвођачима да креирају екране који нису само танки, већ и пружају много бољу сјајност преко целе површине екрана. Оно што ове материјале чини изузетним је њихова способност да смање проблеме са распршивањем светлости без компромиса на чврстоћи конструкције када температуре расту током рада. Према недавним истраживањима из студије о паковању мини ЛЕД-а 2023, УВ стабилне верзије такође показују минималну деградацију боје, са мање од 2% жутоћења чак и након проведеног 1.000 сати под тестовима забрзаног старења. Ова перформанса чини их идеалним избором за апликације у којима је излагање сунчевој светлости уобичајено, као што су у аутомобилским системима за забаву или у тим фансиним преклапаним телефонима које људи стално савијају и отварају цео дан.

Регулисани индекс рефракције у оптичком силиконом повећава ефикасност екрана

Силицијумски материје са прилагодљивим индексима преломљивости од 1,41 до 1,53 помажу у смањењу тих досадних Френнелових одразја који се јављају на месту састанка материјала. Шта је било резултат? Произвођачи виде приближно 18% повећање количине светлости која се извлачи из микро-ЛЕД масива у поређењу са редовним енкапсулантима на тржишту данас. Када се индекс преломљивости ових полупроводничких слојева добро подудара са оптичким силиконом који се користи, компаније добијају бољи светлост, а истовремено задржавају своје производе топлотно стабилним и физички флексибилним довољно за примене у стварном свету.

Индустријски парадокс: Балансирање јасноће и трајности у транспарентном силицијуму

Иако лабораторски силикони могу постићи пропуштање светлости од 94%, комерцијалне верзије често жртвују прозирност ради трајности — анти-огреботни пунила обично смањују прозирност за 6–8%. Нове површинске обраде на нано нивоу сада очувавају више од 90% пропуштања светлости и истовремено троструко повећавају отпорност на абразију, што је кључан напредак за сочива аугментоване/виртуелне стварности и дигиталне информативне табле на отвореном који су изложени спољашњим утицајима.

Паметна интеграција и компатибилност са ИоТ-ом у силиконским електронским прикључцима

Fleksibilnost silikona omogućava ugradnju svih vrsta radnih delova direktno u savitljive strukture. Senzori temperature ugrađeni u ove materijale zadržavaju tačnost unutar pola stepena Celzijusovih čak i nakon što su savijeni pedeset puta. U međuvremenu, ranije verzije uređaja za praćenje kondicije koji koriste detekciju pokreta postigli su skoro savršene stope prepoznavanja od 98%. Ova vrsta rada dobro se održava i kada se stvari stalno kreću. Što se tiče stvarnih primena, poruka je prilično jasna: sada možemo prikupljati podatke visokog kvaliteta sa elastičnih IoT senzorskih sistema, bez brige da će mehanički prestati da rade u normalnim uslovima upotrebe.

Компатибилност бежичног пуњења побољшана је силиконском енкапсулацијом, а последњи прототипови постижу ефикасност од 84% кроз кућишта дебела 3mm. Током брзог пуњења снагом од 15W, температура остаје испод 40°C, према подацима Бежичног конзорцијума за напајање из 2023. године. Ова термална стабилност чини силикон идеалним за траке паметних часовника и медицинска носива која захтевају честу стерилизацију.

Трговина очигледно напредује, а паметни силиконски носиви уређаји имају раст од око 25% годишње, јер људи све више показују интересовање за своје здравље. Према недавним истраживањима компаније MarketsandMarkets из 2024. године, скоро две трећине корисника желе да њихови фитнес гаджети стално прате важне здравствене параметре. Водеће компаније у овој области почеле су да развијају уређаје који укључују биокомпатибилне сензоре за SpO2, као и мониторе водљивости коже. Ови производи користе силиконске материјале медицинског квалитета који испуњавају захтеве ISO 10993-5, посебно дизајниране за дуготрајно ношење на кожи без иритација или непријатности. Комбинација напредне технологије и пријатељских материјала за кожу чини да су ови носиви уређаји ефикасни и удобни за свакодневну употребу.

Прилагођавање и развој производње силиконских прикључака за електронику

3D штампање прилагођених силиконских прикључака за електронику

Свет силиконске електронике претрпео је значајне промене заслугом техника адитивне производње које могу стварати делове обликоване по телу са тачношћу до пола милиметра. Захваљујући двоматеријалном 3D штампању, компаније сада комбинују чврсте електронске кола са меким површинама пријатним на додир, које пацијенти заправо желе да ноше уз кожу. Ово је посебно корисно при изради носивих уређаја који функционишу унутар MRI машина без узроковања интерфереценције. Према речима стручњака из индустрије, време развоја прототипова смањено је за око 87 процената од преласка са традиционалних метода ливења у калуп, што је потврђено у прошлогодишњем Извештају о применама уређених силиконских производа. Осим тога, нови производи и даље испуњавају важне стандарде водонепропусности IP67 потребне у болницама где су услови понекад веома влажни.

Трендови масовне персонализације у потрошачкој електроници коришћењем ливења у калуп са течним силиконом

Najnoviji napredak u LSR postupku prešovanja omogućava proizvodnju visoko personalizovanih proizvoda zahvaljujući kalupima upravljanim veštačkom inteligencijom i prilagođavanju u realnom vremenu viskoznosti silikona tokom procesa obrade. Uzmimo za primer jednu veliku marku pametnih satova koja može proizvesti oko 150 različitih boja sa različitim nivoima tvrdoće, od mekog do srednje tvrdog (otprilike 50 do 80 na Šor A skali), sve unutar iste serije. Potrošači danas žele da njihovi uređaji izgledaju jedinstveno, pa ova vrsta personalizacije odlično odgovara zahtevima tržišta. Pored toga, proizvođači uspevaju da i dalje poštuju važne standarde UL94-V0 za vatrootpornost kod nosivih uređaja. Prema industrijskim izveštajima, ovom tehnikom se smanjuje otpad materijala otprilike za trećinu. Ipak, proizvodnja složenih delova u ciklusima kraćim od 60 sekundi ostaje izazov za proizvođače, uprkos svim napretcima.

Često postavljana pitanja

Što čini tečni silikonski kaučuk (LSR) idealnim za fleksibilne kola?

LSR je idealan za fleksibilne kola zbog izuzetne rastezljivosti (oko 500% oporavka na deformaciju) i termalne stabilnosti, održavajući performanse u rasponu temperatura od -50°C do 200°C.

Koje su prednosti senzora sličnih koži zasnovanih na silikonu za praćenje zdravlja?

Senzori slični koži zasnovani na silikonu nude prednosti kao što su visoke stope tačnosti (98,3% u poređenju sa 75% za krute elektrode), prozračnost i smanjeno iritacije kože, što ih čini pogodnim za dugoročno praćenje.

Zašto je upravljanje toplotom važno kod silikonske elektronike?

Upravljanje toplotom je od presudnog značaja jer silikonska elektronika često nailazi na visoke temperature; efikasni materijali za upravljanje toplotom, poput naprednih silikonskih masti, mogu povećati vek trajanja i poboljšati performanse uređaja.

Kako silikon doprinosi kompatibilnosti sa IoT-om u elektronici?

Fleksibilnost silikona omogućava bezproblematičnu integraciju komponenti poput senzora temperature i kretanja, što omogućava pouzvano sakupljanje podataka u IoT uređajima bez rizika od mehaničkih kvarova.

Kako je 3D štampa uticala na proizvodnju silikonske elektronike?

3D štampa je revolucionisala proizvodnju silikonske elektronike omogućavajući prilagođene delove po obliku tela sa visokom tačnošću i smanjujući vreme razvoja prototipa za približno 87%.