جدول المحتويات
مقدمة
إن Vespel™، الذي طورته شركة DuPont، هو بوليمر عالي الأداء معروف بقدرته على تحمل الضغوط الحرارية والكهربائية والميكانيكية الشديدة.
توفر مادة البوليميد المتطورة هذه مجموعة من الخصائص الرائعة التي تجعلها مثالية للعديد من التطبيقات الصعبة في مختلف الصناعات.
تتيح الحشوات مثل الجرافيت أو PTFE إمكانية التأثير على الخصائص بطريقة مستهدفة.
خصائص ™Vespel
ثبات حراري متميز
تتميز Vespel™ بثبات حراري منقطع النظير وتحافظ على سلامتها الهيكلية وأدائها في درجات حرارة تتراوح بين 300 درجة مئوية تقريبًا.
كما يمكنها تحمل درجات حرارة تصل إلى 400 درجة مئوية لفترات قصيرة. وهذا يجعلها مادة لا غنى عنها للتطبيقات في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة، كما هو الحال في صناعات الطيران والصناعات الكيميائية، حيث تحتاج المواد إلى العمل بشكل موثوق على مدى فترات طويلة من الزمن.
مقاومة كيميائية فائقة
يتميز Vespel™ بمقاومة عالية لمجموعة واسعة من المواد الكيميائية، بما في ذلك الأحماض والقواعد والمذيبات والعوامل المؤكسدة.
تضمن هذه المقاومة الكيميائية أن يحافظ Vespel™ على خصائصه وأدائه في البيئات الكيميائية القاسية، مما يجعله مناسبًا للمكونات الحرجة في الصمامات والمضخات وموانع التسرب.
احتكاك منخفض ومقاومة عالية للتآكل
يتميز البوليمر بمعامل احتكاك منخفض بشكل استثنائي ومقاومة عالية للتآكل، وهو أمر بالغ الأهمية للمكونات التي تتعرض لأحمال واحتكاك عالي.
تقلل هذه الخصائص من الحاجة إلى الصيانة المتكررة وتطيل عمر خدمة الأجزاء مثل المحامل وموانع التسرب.
قوة وصلابة ميكانيكية ملحوظة
على الرغم من خفة وزنه، يوفر Vespel™ قوة وصلابة ميكانيكية عالية.
هذه الخصائص تجعله خيارًا جذابًا للتطبيقات الهيكلية التي تتطلب المتانة وخفض الوزن على حد سواء، خاصة في صناعات الطيران والسيارات.
عزل كهربائي ممتاز
Vespel™ هو عازل كهربائي ممتاز، وهو مثالي للاستخدام في صناعة الإلكترونيات والأنظمة الكهربائية.
تضمن خصائصه العازلة موثوقية وسلامة الأجهزة والمكونات الإلكترونية، وتمنع الأعطال الكهربائية وتحسن الأداء.
اختبار Vespel™ باستخدام جهاز اختبار مادة الواجهة الحرارية (TIM)
للتأكد من أن Vespel™ يفي بالمتطلبات الصارمة لمختلف التطبيقات عالية الأداء، يتم إجراء اختبارات مكثفة، بما في ذلك استخدام جهاز اختبار مواد الواجهة الحرارية (TIM). ويتم استخدام اختبار TIM يقوم بتقييم التوصيل الحراري والمقاومة الحرارية للمواد، وهي معايير مهمة للبوليمرات عالية الأداء مثل Vespel™.
- تحضير العينة:
- يتم إعداد عينات Vespel™ بعناية وفقًا للمواصفات المطلوبة لاختبار TIM، مما يتطلب تقطيعًا دقيقًا إلى أشكال وأحجام موحدة.
- التنسيب:
- يتم وضع عينة Vespel™ المحضرة بين سطحي اختبار جهاز اختبار TIM. يمكن تحديد ضغط تلامس الألواح على العينة بدقة باستخدام البرنامج.
- القياس:
- يقيس جهاز اختبار TIM الفرق في درجة الحرارة عبر عينة Vespel™ ويحسب المقاومة الحرارية والتوصيل الحراري. توفر هذه القياسات نظرة ثاقبة على قدرة Vespel™ على توصيل الحرارة وتبديدها.
- تحليل البيانات:
- يتم تحليل البيانات التي تم جمعها بدقة للتأكد من أن Vespel™ يفي بمعايير الأداء الحراري المطلوبة.
اختبار TIM-Tester - Vespel - التوصيل الحراري والمقاومة الحرارية في البوليمرات
Vespel™ عبارة عن بوليمر عالي الأداء ومناسب للأحمال الحرارية والكهربائية والميكانيكية الشديدة. ثبات الأبعاد و ثبات درجة الحرارة حراري وكهربائي منخفض توصيل كهربائي وكهربائي منخفض وخصائص ممتازة للتآكل والتحمل بالإضافة إلى مقاومة المواد الكيميائية والإشعاع هي بعض خصائصه الرائعة.
ومن المزايا الأخرى أنه يمكن جعل العديد من المكونات أخف وزنًا وأكثر مقاومة باستخدام الفيسبل مقارنةً بالمعادن التقليدية والسيراميك والبوليمرات. فيسبل متعدد الاستخدامات ويستخدم بشكل رئيسي في صناعات الطيران وأشباه الموصلات والسيارات.
يُظهر الرسم البياني قياس المعاوقة الحرارية لعينة من الفيسبل مقاس 25 مم × 25 مم عند درجة حرارة 50 درجة مئوية (TH=70 درجة مئوية، TC=30 درجة مئوية) وضغط تلامس 1 ميجا باسكال باستخدام جهاز اختبار TIM. تم قياس ثلاث عينات مختلفة بسُمك يتراوح بين 1.1 مم و3.08 مم لتحديد الموصلية الحرارية ومقاومة التلامس الحراري (باستخدام الانحدار الخطي، كما هو موضح في الرسم البياني). تبلغ الموصلية الحرارية المقاسة، وهي مقلوب الميل، 0.35 واط/م كلفن. مقاومة التلامس الحراري هي الإزاحة على المحور Y.
اختبار TIM-Tester - Vespel - الموصلية الحرارية
Vespel™ عبارة عن بوليمر عالي الأداء ومناسب للأحمال الحرارية والكهربائية والميكانيكية الشديدة. ومن خواصه الرائعة ثبات الأبعاد والثبات الحراري، وانخفاض التوصيل الحراري والكهربائي، وخصائص التآكل والتحمل الممتازة بالإضافة إلى مقاومة المواد الكيميائية والإشعاع. ومن المزايا الأخرى أنه يمكن جعل العديد من المكونات أخف وزنًا وأكثر مقاومة باستخدام الفيسبل مقارنةً بالمعادن التقليدية والسيراميك والبوليمرات. فيسبل متعدد الاستخدامات ويستخدم بشكل رئيسي في صناعات الطيران وأشباه الموصلات والسيارات.
تم قياس عينة من الفيسبل مقاس 25 مم × 25 مم باستخدام جهاز اختبار TIM في نطاق درجة حرارة يتراوح بين 40 درجة مئوية و150 درجة مئوية عند ضغط تلامس ثابت قدره 1 ميجا باسكال. تم قياس تزداد الموصلية الحرارية تزداد مع درجة الحرارة، كما هو متوقع في الأدبيات.
Further methods for characterising Vespel™
-
مقياس الديلاتومتر (DIL)
:
- يمكن التحقق من ثبات أبعاد المادة عن طريق تحليلها باستخدام مقياس التمدد. وكقاعدة عامة، يتم تحديد معامل التمدد الحراري المنخفض، ولكن يمكن أن يتأثر ذلك بالمواد المالئة المختلفة، وهذا هو سبب أهمية هذا الاختبار.
-
محلل وميض الليزر (LFA)
و
الجسر الساخن العابر (THB)
الطريقة:
- توفر طريقتا القياس إمكانية إضافية لتوصيف الانتشار الحراري والتوصيل الحراري على نطاق واسع من درجات الحرارة.
استخدامات فيسبل™
المواد المرجعية
الفضاء الجوي
الصناعة الكيميائية
مقاومة Vespel™ للمواد الكيميائية تجعلها مثالية للمكونات مثل الصمامات والمضخات وموانع التسرب المستخدمة في البيئات الكيميائية القاسية.
تضمن متانتها أن هذه المكونات يمكنها تحمل المواد المسببة للتآكل دون تدهور وتحافظ على سلامتها التشغيلية.
صناعة أشباه الموصلات
في صناعة أشباه الموصلات، يُستخدم Vespel™ في صناعة أشباه الموصلات في حاملات الرقاقات كمادة عازلة. ويعد ثباته الحراري وخصائصه المنخفضة الغازات الغازية أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على النقاء والأداء في عمليات تصنيع أشباه الموصلات.
صناعة السيارات
تستفيد صناعة السيارات من الاحتكاك المنخفض ومقاومة التآكل التي يتميز بها Vespel™ وتستخدمه في موانع التسرب والمحامل التي تتعرض لأحمال واحتكاك عالي.
بالإضافة إلى ذلك، يساهم الوزن المنخفض ل Vespel™ في الكفاءة والأداء العام للمركبات، مما يحسن من كفاءة استهلاك الوقود ويقلل من الانبعاثات.
التكنولوجيا الطبية
في التكنولوجيا الطبية، يُستخدم Vespel™ في تصنيع الغرسات والأدوات الطبية.
بفضل توافقه الحيوي ومتانته، فهو مناسب للاستخدام طويل الأمد في التطبيقات الطبية ويضمن سلامة المرضى وطول عمر المنتج.
الخاتمة
ويمثل Vespel™ نقلة نوعية في البوليمرات عالية الأداء، مما يتيح تحقيق تقدم تكنولوجي كبير في العديد من الصناعات.
إن مزيجها الفريد من الاستقرار الحراري والمقاومة الكيميائية والاحتكاك المنخفض ومقاومة التآكل والقوة الميكانيكية وخصائص العزل الكهربائي يجعلها مادة لا غنى عنها للتطبيقات التي تتطلب أعلى مستويات الأداء والموثوقية.
كما تضمن الاختبارات الصارمة، بما في ذلك استخدام أجهزة اختبار TIM، أن مادة Vespel™ تلبي المتطلبات الصارمة للتطبيقات الحديثة.
ومع تطور الصناعات واستمرار دفع الحدود التكنولوجية، ستظل Vespel™ مادة مهمة تلبي هذه المتطلبات المتقدمة وتعزز الابتكار والكفاءة.
