 |
| هل البلاستيك ناقل للكهرباء |
لفترة طويلة جدًا، كان التمييز بين المعادن والبلاستيك واضحًا وسهل التذكر: المعادن توصل الكهرباء، والبلاستيك لا يفعل ذلك. ولكن هذا قد تغير الآن ، بل من المسلم به الآن أنه في بعض الظروف قد تحمل البوليمرات الكهرباء. فالبلاستيك في الواقع قادر على توصيل الكهرباء في ظل ظروف معين.
هل البلاستيك ينقل الكهرباء
البلاستيك لا ينقل الكهرباء ، عادة ما تكون المواد البلاستيكية عوازل كهربائية ممتازة. لا يوصلون الكهرباء. بمعنى البلاستيك لا يوصل الكهرباء، وبالتالي فهو موصل سيئ للكهرباء.
لماذا يعتبر البلاستيك عازل للكهرباء
لا يوصل البلاستيك الكهرباء بشكل طبيعي لأنه يتمتع بموصلية كهربائية منخفضة (الموصلية الكهربائية هي مقياس لكمية الكهرباء التي تتدفق عبر المادة.) ومقاومته الكهربائية العالية. ومع ذلك، هناك بعض أنواع البلاستيك التي تم تعديلها أو حقنها بمواد موصلة لجعلها شبه موصلة أو موصلة للكهرباء. تُستخدم هذه المواد البلاستيكية في تطبيقات محددة تتطلب التوصيل الكهربائي، كما هو الحال في الأجهزة الإلكترونية.يتم تصنيف البلاستيك على أنه مادة عازلة بسبب مقاومته العالية(تشير مقاومة المادة إلى مدى مقاومتها للتيار الكهربائي الذي يمر عبرها. ويتم قياس المقاومة الكهربائية باستخدام أجهزة قياس الأوم (Ωm). في العوازل، المقاومة الكهربائية عالية، مع قيم في حدود.).
لا يحتوي البلاستيك على إلكترونات حرة، مما يعني أنه لا يمكنه التحرك وتوصيل التيار الكهربائي كما تفعل المعادن. البلاستيك ليس موصلاً جيداً للتيار الكهربائي لأن الإلكترونات الموجودة بداخله ليست حرة في الحركة كما هو الحال في المعدن. كما يساعد البلاستيك على تركيز التدفق والحماية من فقدان الكهرباء.
ضعف التوصيل الحراري للبلاستيك، وضعف التوصيل الحراري هو سمة من سمات جميع العوازل. بمعنى إن العوازل تجعل من الصعب مرور الحرارة عبرها .
لا يحمل البلاستيك الكهرباء بسبب قوة العزل الكهربائي للمادة. ومع ذلك يجب ملاحظة أن أي عازل سوف يقوم بتوصيل الكهرباء إذا تعرض لجهد عالي جدًا. عند تعرضها لجهد كهربائي عالي، تفقد بعض المواد، بما في ذلك البلاستيك، خصائصها العازلة. يحدث هذا التغيير عند جهد يعرف بجهد الانهيار (breakdown voltage).
متى يكون البلاستيك ناقلاً للكهرباء
كما ذكرنا يعتبر البلاستيك بشكل عام مادة عازلة ولا يوصل الكهرباء. ومع ذلك، فإن بعض المواد البلاستيكية، المعروفة باسم البلاستيك الموصل، تم تصميمها خصيصًا لامتلاك موصلية كهربائية معينة.فالبلاستيك قادر على توصيل الكهرباء في ظل ظروف معينة ، حيث نجح العلماء في تغيير /زيادة موصلية البلاستيك.
عادةً ما يتم غرس هذه المواد البلاستيكية الموصلة بمواد موصلة مثل ألياف الكربون أو جزيئات معدنية، مما يسمح لها بتوصيل الكهرباء إلى حد ما. ومع ذلك، من المهم ملاحظة أن الموصلية الكهربائية لهذه المواد البلاستيكية الموصلة أقل بكثير من تلك الخاصة بالمعادن أو الموصلات الحقيقية الأخرى.
المواد البلاستيكية الموصلة للكهرباء
البوليمرات الموصلة، والمعروفة أيضًا باسم البوليمرات الموصلة جوهريًا (ICPs)، هي فئة من البوليمرات العضوية القادرة على توصيل الكهرباء. وهي عبارة عن مواد مصممة ومملوءة بإضافات موصلة للوصول إلى مستوى معين من الكهرباء.
قد تكون لهذه المركبات خاصية توصيل المعادن أو يمكن أن تعمل كأشباه الموصلات. الميزة الأكثر أهمية للبوليمرات الموصلة هي أنه يمكن معالجتها، في المقام الأول عن طريق التشتت. البوليمرات الموصلة في كثير من الأحيان ليست من اللدائن الحرارية، مما يعني أنها غير قابلة للتشكيل الحراري.
غالبًا ما تُستخدم حشوات الكربون، مثل الجرافيت وأسود الكربون والمواد الموصلة الأخرى في الطريقة التقليدية لتحقيق هذا الهدف. غالبًا ما يتم قياس موصلية البوليمرات الموصلة بين E4 وE12؛ ومع ذلك، هذه المادة هي مجرد شبه موصلة.
ومع ذلك، فهي مركبات عضوية، مثل البوليمرات العازلة. يمكن أن تتمتع بموصلية كهربائية عالية، لكن صفاتها الميكانيكية لا يمكن مقارنتها بتلك الموجودة في البوليمرات الأخرى التي يمكن الوصول إليها تجاريًا. يمكن استخدام تقنيات التخليق العضوي وتقنيات التشتت المتطورة لضبط الخصائص الكهربائية للمادة.
لماذا نستخدم البلاستيك الموصل؟
تستخدم البوليمرات الموصلة في شاشات العرض والبطاريات التجارية وتظهر نتائج واعدة كمواد مضادة للكهرباء الساكنة. كما أنها توصف بأنها واعدة في الأدبيات المتعلقة بالخلايا الشمسية العضوية، والدوائر الإلكترونية المطبوعة، والثنائيات العضوية الباعثة للضوء، والمكثفات الفائقة، وأجهزة الاستشعار الكيميائية، ومصفوفات أجهزة الاستشعار الكيميائية، وأجهزة الاستشعار الحيوية، وشاشات العرض الشفافة المرنة، والدرع الكهرومغناطيسي.
وقد تم استخدام الطلاءات الممتصة للميكروويف، وخاصة الطلاءات الممتصة للرادار في الطائرات الشبح.
أصبحت البوليمرات الموصلة شائعة بسرعة في التطبيقات الجديدة لأنها توفر مواد يمكن معالجتها بسهولة أكبر، ولها خصائص كهربائية وفيزيائية فائقة، وأقل تكلفة. يتمتع بلاستيك ABS بقابلية تصنيع عالية وموصلية كهربائية عالية، ويمكن معالجته باستخدام التقنيات التقليدية.
وعلى وجه الخصوص، فإن الأنواع الجديدة ذات البنية النانوية من البوليمرات الموصلة، مع مساحة سطحها الأكبر وقابلية التشتت المحسنة، تعمل على تطوير هذا الموضوع. وفقًا لنتائج الأبحاث، فإن البوليمرات الموصلة ذات الهياكل النانوية على شكل ألياف نانوية وإسفنجات نانوية لها قيم سعة أعلى بكثير من نظيراتها غير ذات بنية نانوية.
خاتمة
يعتبر البلاستيك موصلًا سيئًا للكهرباء. ولجعله موصلا، يجب دمجه مع طبقة رقيقة من المعدن. وبالتالي، تعتبر المواد البلاستيكية العازلة مثالية كعازل للأسلاك والمقابس الكهربائية. ومن ناحية أخرى، فإن نظيرتها الموصلة، تظهر في الغالب في أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف والخلايا الشمسية.
مراجع
Does Plastic Conduct Electricity? How to Measure the Electrical Conductivity of Plastic?
Plastics don’t conduct electricity? Nonsense – of course they can!
Does Plastic Conduct Electricity: Reasons & Examples