A-8 تجهيزات إلكترونية خاصة من مادة الإبريج المكونة من ألياف الكربون

راتنج إلكترونيات 3C الخاص المقاوم للهب: دمج مثالي بين الخفة والأداء العالي

في موجة التحديث نحو "الأخف، والأرفع، والأكثر ذكاءً" في صناعة الإلكترونيات 3C، أصبح ترقية المواد القوة الدافعة الأساسية للابتكار المنتج. وقد أصبحت شرائح ألياف الكربون المستخدمة في إلكترونيات 3C، بفضل خصائصها الفائقة في الخفة وارتفاع الأداء الشامل، مادة رئيسية في تصنيع المعدات الإلكترونية الراقية. وباعتبارها شريحة ألياف كربونية مخصصة خصيصاً لصناعة الإلكترونيات، فإنها مدعمة بألياف كربون عالية النقاء، ومدمجة مع مصفوفة راتنجية من راتنج الإيبوكسي المقوى ونظام علاج سريع، وتُصنع باستخدام تقنية الامتزاج الدقيق. وكثافة إلكترونيات CCC لا تقل عن 5%. ويضمن هذا المعدل العلمي الإفراج الكامل عن الخصائص الميكانيكية لألياف الكربون، فضلاً عن الالتصاق الوثيق بين الراتنج والليف. وتجدر الإشارة بوجه خاص إلى أن هذه السلسلة من شرائح ألياف الكربون أحادية الاتجاه قد حققت اختراقاً في تقليل وزن الليف استجابةً للطلب النهائي في الصناعة على خفة الوزن. ومن بينها، شريحة ألياف الكربون البالغة 20 جراماً من الطرازين T700 وM40، وشريحة ألياف الكربون البالغة 25 جراماً من طراز T800، والتي أصبحت واحدة من أقل المنتجات وزناً في نفس المستوى الطاقي بالسوق. من هيكل هواتف الذكية إلى هيكل أغلفة أجهزة الكمبيوتر المحمولة، ومن المكونات الهيكلية للأجهزة القابلة للارتداء الذكية إلى مواد تغليف المكونات الإلكترونية، توفر شريحة ألياف الكربون الخاصة بالإلكترونيات 3C دعماً قوياً للابتكار الهيكلي وترقية الأداء في منتجات 3C بفضل مزاياها في الخفة، والمتانة العالية، والنمذجة السريعة، مما يعيد تعريف معايير الأداء للمواد الإلكترونية الراقية.

الميزة الأساسية: تلبية دقيقة للمتطلبات الصارمة لصناعة الإلكترونيات 3C

1、 تجاوز في التخفيف القصوى للوزن، مما يمكّن منتجات 3C من الابتكار في الرقة والانسيابية

تُعد خفة الوزن واحدة من النقاط التنافسية الأساسية في المنتجات الإلكترونية من فئة 3C. حيث يحقق مادة التلبيد الكربونية المستخدمة في الإلكترونيات من فئة 3C تقليلًا قصوياً لوزن الألياف من خلال اختيار مواد ألياف كربونية متقدمة وتحسين العمليات، مما يوفر إمكانية جوهرية للابتكار في خفة وزن المنتج. توفر هذه السلسلة من المنتجات خيارات خفيفة الوزن متنوعة لتلبية متطلبات الأداء المختلفة: فنموذج T700 وM40 من مادة التلبيد الليفي الكربوني بوزن 20 غرامًا يتميز بوزن ألياف لا يتجاوز 20 غرامًا/م²، أي ما يعادل ثلث إلى ربع وزن مواد التلبيد التقليدية المصنوعة من الألياف الزجاجية؛ في حين يحافظ نموذج T800 من مادة التلبيد الليفي الكربوني بوزن 25 غرامًا على قوة أعلى مع بقائه أخف بكثير من مواد التلبيد الكربونية الأخرى من نفس الدرجة. تنبع هذه الخفة القصوى من تحسينين اثنين: أولًا، استخدام ألياف كربونية عالية الجودة ذات معامل تمدد مرتفع وتوجيه دقيق، مما يمكن من تقليل استخدام الألياف بشكل كبير عند تحقيق نفس المتطلبات من حيث الأداء الميكانيكي؛ ثانيًا، استخدام عمليات دقيقة لنشر الألياف ونفاذ الراتنج لضمان توزيع متجانس للراتنج بين الألياف، وبالتالي تجنب زيادة الوزن الناتجة عن فائض الراتنج. ومن خلال التحقق من التطبيق العملي، فإن هيكل الهاتف الذكي المصنوع من مادة التلبيد الليفي الكربوني بوزن 20 غرامًا يكون أخف بنسبة تزيد عن 35٪ مقارنة بهياكل السبائك الألومنيومية التقليدية، وأخف بنسبة 20٪ مقارنة بهياكل مادة التلبيد الكربونية العادية؛ وعند استخدامه كغطاء للحاسوب المحمول، يمكنه تقليل الوزن الكلي بنسبة 25٪ - 30٪، مع تقليل سماكة الجهاز بمقدار 0.8 - 1.2 مم. ولا تقتصر هذه الميزة في خفة الوزن على تحسين قابلية حمل المنتجات الإلكترونية من فئة 3C فحسب، بل تلبي أيضًا الطلب المتزايد على عمر البطارية في الأجهزة الذكية الحديثة التي تعمل بالطاقة الجديدة – إذ يمكن أن يؤدي تقليل وزن الهيكل إلى تخفيض استهلاك طاقة البطارية بشكل فعال وتمديد مدة استخدام الجهاز.

2、 مزيج من نظام الراتنج المقوى، يوازن بين الصلابة ومقاومة التأثير

تواجه منتجات الإلكترونيات 3C بشكل لا مفر منه سيناريوهات غير متوقعة مثل السقوط والاصطدامات أثناء الاستخدام اليومي، مما يفرض متطلبات صارمة على قوة التحمل ومقاومة الصدمات للمواد. يستخدم ورقة الكربون المُعدة لمنتجات الإلكترونيات 3C مصفوفة راتنج مكونة من راتنج إبوكسي مُحسَّن من حيث الصلابة ونظام علاج سريع، ويحقق تقدماً كبيراً في كل من المرونة ومقاومة الصدمات من خلال نسبة تركيب علمية وتحسين العمليات. تتم إضافة عوامل تقوية مرنة على المقياس النانوي إلى مصفوفة الراتنج الإبوكسي المُحسَّن، مما يكوّن جسيمات مرنة موزعة بشكل متجانس خلال عملية علاج الراتنج. وعند اصطدام المادة، يمكن لهذه الجسيمات المرنة أن تمتص طاقة الصدمة، وتمنع انتشار الشقوق، وتحسّن بشكل كبير من مرونة المادة؛ وفي الوقت نفسه، فإن إدخال نظام العلاج السريع لم يؤثر فقط على أداء ترطيب الراتنج، بل عزز أيضًا قوة الربط بين الراتنج والألياف في ورقة الألياف الكربونية أحادية الاتجاه من خلال تعديل البنية الجزيئية للراتنج، مشكّلةً بذلك هيكلًا أكثر استقرارًا بين الألياف والراتنج، ما يحسّن أكثر مقاومة المادة للصدمات. وفقًا لاختبارات أجرتها جهات معتمدة، تصل صلابة الكسر لهذا النوع من الورق المُعد إلى أكثر من 4.5 ميجا باسكال·م^(1/2)، أي بأكثر من 60٪ أعلى من ورق الراتنج الإبوكسي العادي؛ وفي اختبار السقوط من ارتفاع 1.5 متر، لم تظهر أي شقوق أو تشوهات في هيكل الهاتف المصنوع باستخدام هذه الورقة المُعدة، بينما ظهرت شقوق واضحة في الهيكل المصنوع بالورقة المُعدة العادية. بالإضافة إلى ذلك، فإن قابلية الراتنج الممتازة على الترطيب تضمن تغليف كل ليف كربوني في الورقة المُعدة أحادية الاتجاه بالراتنج بشكل كامل، مما يتفادى العيوب الأدائية الناتجة عن الامتزاج غير المتساوي، ويجعل الخواص الميكانيكية للمادة أكثر استقرارًا. ويتم التحكم في خطأ تقلبات الأداء بين الدفعات ضمن ±3٪.

3、 يتميز بالعَرْق السريع والاستقرار الحراري العالي، ويناسب متطلبات الكفاءة في التصنيع الإلكتروني

تتميز صناعة الإلكترونيات 3C بكميات إنتاج كبيرة ودورات تسليم قصيرة، مما يفرض متطلبات عالية جدًا على كفاءة التشكيل والاستقرار الحراري للمواد. إن نظام التصلب السريع والاستقرار الحراري العالي لشريط الكربون المُعدّ مسبقًا المستخدم في الإلكترونيات 3C يلبي تمامًا متطلبات الكفاءة وسيناريوهات الاستخدام في التصنيع الإلكتروني. من حيث أداء التصلب، حققت هذه السلسلة من الشريط المُعدّ مسبقًا تقدمًا كبيرًا في مجال "التصلب السريع عند درجات حرارة منخفضة". ففي ظل ظروف حرارة 130 ℃، يستغرق الوصول إلى درجة تصلب بنسبة 95% فقط 10 دقائق، وهي سرعة تزيد عن ثلاث مرات مقارنةً بعملية التصلب التقليدية للشريط المُعدّ مسبقًا التي تتطلب "150 ℃/30 دقيقة". ويقلل هذا الخصائص الفريدة للتصلب السريع بشكل كبير من دورة الإنتاج. وعلى سبيل المثال في إنتاج هياكل الهواتف النقالة بكثافة، بعد استخدام هذا الشريط المُعدّ مسبقًا، ازداد إنتاج خط الإنتاج الواحد اليومي من 5000 قطعة إلى 15000 قطعة، مما خفض تكاليف الإنتاج بشكل ملحوظ. وفي الوقت نفسه، لا يؤدي نظام التصلب السريع إلى التضحية بالاستقرار الحراري للمادة. إذ تصل درجة انتقال الزجاج (Tg) إلى أكثر من 180 ℃، وبعد الاستخدام الطويل الأمد في بيئة ذات درجة حرارة عالية تبلغ 120 ℃، لا يزال معدل الاحتفاظ بالخصائص الميكانيكية يتجاوز 90%. وبالتالي فهي مناسبة تمامًا لمواقف التسخين التي تحدث في المنتجات الإلكترونية 3C أثناء الشحن أو تشغيل البرامج الكبيرة، مما يمنع حدوث تشوه في المادة أو تدهور في الأداء بسبب ارتفاع درجة الحرارة. بالإضافة إلى ذلك، يتميز هذا النوع من الشريط المُعدّ مسبقًا أيضًا بمعدل فقدان راتنج منخفض جدًا. حيث يتم التحكم في معدل فقدان الراتنج خلال عملية التصلب ضمن حدود 2%، وهو أقل بكثير من المتوسط الصناعي البالغ 5%. وهذا لا يقلل فقط من هدر المواد، بل يضمن أيضًا الدقة الأبعادية للمنتجات المصمّمة، بحيث تبقى التحملات ضمن ± 0.05 مم، ما يستوفي متطلبات التجميع الدقيق للمنتجات الإلكترونية 3C.

4、 خصائص مضادة للنار وتكييف العملية، بناء خط دفاع قوي للأمن الإلكتروني

تُعد سلامة المنتجات الإلكترونية من الفئة 3C (الاستهلاكية) محور الاهتمام الأساسي في الصناعة، وحيث تُعتبر أداء مقاومة الحريق مؤشر سلامة رئيسي للمواد، فهي مرتبطة مباشرةً بسلامة استخدام المنتج النهائي. تم إضافة مثبطات لهب صديقة للبيئة وخالية من الهالوجين إلى نظام الراتنج المستخدم في مادة البوليمر المسبق التشرب بالكربون لأجهزة 3C الإلكترونية، مما يحقق أداءً ممتازًا في مقاومة الحريق من خلال آلية عمل مزدوجة تجمع بين "مثبطات اللهب في الطور الغازي + مثبطات اللهب في الطور المتكاثف". وقد خضعت المادة لاختبارات أكدت امتثالها لمعيار مقاومة الحريق UL94 V-0، ويمكنها تشكيل طبقة كربونية بسرعة في حالات الحرائق لعزل الأكسجين ومنع انتشار النيران. كما لا تنبعث منها غازات سامة أو ضارة أثناء الاحتراق، ما يجعلها متوافقة مع اللوائح البيئية مثل قانون الاتحاد الأوروبي RoHS. ويُعد هذا الخصائص المقاومة للحريق ضمانًا مهمًا لتشغيل الأجهزة الإلكترونية بأمان. على سبيل المثال، يمكن استخدام هذه المادة المُسبقة التشرب كطبقة واقية حول حجرة البطارية في الهاتف الذكي لتقليل المخاطر الأمنية الناتجة عن الدوائر القصيرة والحرائق في البطارية؛ كما يمكن استخدام المكونات الهيكلية الداخلية في أجهزة الكمبيوتر المحمولة لمنع انتشار النيران داخل الجهاز، وتوفير وقت كافٍ للمستخدم للهروب وإخماد الحريق. وفي الوقت نفسه، يتمتع هذا السلسلة من المواد المُسبقة التشرب بقدرة جيدة على التكيف مع العمليات الصناعية. فترتيب الألياف الأحادية الاتجاه في مادة البوليمر المسبق التشرب بألياف الكربون الأحادية يمنحها قوة أعلى في الاتجاهات المحددة، مما يمكنها من التكيف مع متطلبات الإجهاد الميكانيكي للمكونات الهيكلية للأجهزة الإلكترونية؛ كما أن المنتجات ذات الأوزان المختلفة مثل 20 جم و25 جم يمكنها تلبية احتياجات التصنيع للمنتجات ذات السماكات المختلفة، بدءًا من أجهزة ارتداء ذكية فائقة الرقة ووصولًا إلى أغلفة أجهزة الكمبيوتر المحمولة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لهذه المادة التكيف بشكل مثالي مع التقنيات الشائعة في صناعة الإلكترونيات 3C مثل القطع بالليزر والتشكيل باستخدام التحكم الرقمي (CNC)، وتتميز بدقة عالية في المعالجة وعدم تكوّن شوائب على الحواف، مما يحسن كثيرًا كفاءة العمليات اللاحقة ويعزز مكانتها التنافسية في مجال مواد الإلكترونيات 3C.