Политетрафторэтилен (PTFE) нь онцгой химийн тогтвортой байдал, өндөр/бага температурт тэсвэртэй байдал, бага үрэлтийн коэффициентээрээ алдартай бөгөөд "Хуванцар хаан" гэсэн хочтой бөгөөд химийн, механик болон электроникийн салбарт өргөн хэрэглэгддэг. Гэсэн хэдий ч цэвэр PTFE нь механик бат бэх багатай, хүйтэн урсгалын деформацид өртөмтгий, дулаан дамжуулалт муу зэрэг дотоод сул талуудтай. Эдгээр хязгаарлалтыг даван туулахын тулд шилэн ширхэгээр бэхжүүлсэн PTFE композитуудыг боловсруулсан. Энэхүү материал нь шилэн ширхэгийн бэхжүүлэлтийн нөлөөний ачаар PTFE-ийн давуу шинж чанарыг хадгалахын зэрэгцээ олон гүйцэтгэлийн үзүүлэлтийг мэдэгдэхүйц сайжруулдаг.
1. Механик шинж чанарыг мэдэгдэхүйц сайжруулах
Цэвэр PTFE-ийн өндөр тэгш хэмтэй молекулын гинжин бүтэц болон өндөр талстжилт нь молекул хоорондын хүчийг сулруулж, механик бат бэх, хатуулаг багатай болгодог. Энэ нь гадны мэдэгдэхүйц хүчний нөлөөгөөр деформацид өртөмтгий болгодог бөгөөд өндөр бат бэх шаарддаг салбарт хэрэглэхийг хязгаарладаг. Шилэн ширхэгийг нэгтгэснээр PTFE-ийн механик шинж чанарыг мэдэгдэхүйц сайжруулдаг. Шилэн ширхэгүүд нь өндөр бат бэх, өндөр модулиар тодорхойлогддог. PTFE матриц дотор жигд тархсан үед тэдгээр нь гадны ачааллыг үр дүнтэй дааж, нийлмэл материалын нийт механик гүйцэтгэлийг сайжруулдаг. Судалгаагаар зохих хэмжээний шилэн ширхэг нэмснээр PTFE-ийн суналтын бат бэхийг 1-2 дахин нэмэгдүүлж, гулзайлтын бат бэх нь бүр ч гайхалтай болж, анхны материалтай харьцуулахад ойролцоогоор 2-3 дахин сайжирдаг болохыг харуулж байна. Хатуулаг нь мөн мэдэгдэхүйц нэмэгддэг. Энэ нь шилэн ширхэгээр бэхжүүлсэн PTFE-ийг механик үйлдвэрлэл, сансар судлалын илүү төвөгтэй ажлын орчинд, тухайлбал механик битүүмжлэл, холхивчийн эд ангиудад найдвартай ажиллах боломжийг олгодог бөгөөд материалын бат бэх хангалтгүй байдлаас үүдэлтэй эвдрэлийг үр дүнтэй бууруулдаг.
2. Дулааны оновчтой гүйцэтгэл
Цэвэр PTFE нь өндөр болон бага температурт тэсвэртэй, -196°C-260°C хооронд удаан хугацаанд ашиглах чадвартай боловч өндөр температурт хэмжээст тогтвортой байдал нь муу байдаг бөгөөд энэ нь дулааны деформацид өртөмтгий байдаг. Шилэн ширхэгийг нэмэх нь материалын дулааны хазайлтын температур (HDT) болон хэмжээст тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлэх замаар энэ асуудлыг үр дүнтэй шийдвэрлэдэг. Шилэн ширхэгүүд нь өөрсдөө өндөр дулааны эсэргүүцэл ба хатуулагтай байдаг. Өндөр температурын орчинд тэдгээр нь PTFE молекулын гинжин хэлхээний хөдөлгөөнийг хязгаарлаж, улмаар материалын дулааны тэлэлт болон деформацийг хязгаарладаг. Шилэн ширхэгийн оновчтой агууламжтай тул шилэн ширхэгээр бэхжүүлсэн PTFE-ийн дулааны хазайлтын температурыг 50°C-аас дээш нэмэгдүүлэх боломжтой. Энэ нь өндөр температурын ажиллагааны нөхцөлд тогтвортой хэлбэр, хэмжээст нарийвчлалыг хадгалдаг тул өндөр температурын дамжуулах хоолой, өндөр температурын битүүмжлэлийн жийргэвч зэрэг өндөр дулааны тогтвортой байдлын шаардлага бүхий хэрэглээнд тохиромжтой болгодог.
3. Хүйтэн урсгалын хандлага буурсан
Хүйтэн урсгал (эсвэл мөлхөх) нь цэвэр PTFE-ийн мэдэгдэхүйц асуудал юм. Энэ нь харьцангуй бага температурт ч гэсэн тогтмол ачааллын дор цаг хугацааны явцад үүсдэг удаан хуванцар деформацийг хэлнэ. Энэ шинж чанар нь урт хугацааны хэлбэр, хэмжээст тогтвортой байдлыг шаарддаг хэрэглээнд цэвэр PTFE-ийн хэрэглээг хязгаарладаг. Шилэн ширхэгийг нэгтгэх нь PTFE-ийн хүйтэн урсгалын үзэгдлийг үр дүнтэй дарангуйлдаг. Шилэн ширхэгүүд нь PTFE матриц дотор тулгуур араг яс болж, PTFE молекулын гинжний гулсах, дахин зохион байгуулалтыг саатуулдаг. Туршилтын мэдээллээс харахад шилэн ширхэгээр бэхжүүлсэн PTFE-ийн хүйтэн урсгалын хурд нь цэвэр PTFE-тэй харьцуулахад 70%-80% буурч, урт хугацааны ачааллын дор материалын хэмжээст тогтвортой байдлыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлдэг. Энэ нь өндөр нарийвчлалтай механик эд анги, бүтцийн эд анги үйлдвэрлэхэд тохиромжтой болгодог.
4. Элэгдэлд тэсвэртэй байдал сайжирсан
Цэвэр PTFE-ийн үрэлтийн коэффициент бага байх нь түүний давуу талуудын нэг боловч элэгдэлд тэсвэртэй байдал муутай тул үрэлтийн процессын үед элэгдэл, шилжилтэд өртөмтгий болгодог. Шилэн ширхэгээр бэхжүүлсэн PTFE нь ширхэгийн бэхжүүлэх нөлөөгөөр материалын гадаргуугийн хатуулаг болон элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг сайжруулдаг. Шилэн ширхэгийн хатуулаг нь PTFE-ээс хамаагүй өндөр тул үрэлтийн үед элэгдэлд үр дүнтэй тэсвэртэй байх боломжийг олгодог. Энэ нь мөн материалын үрэлт ба элэгдлийн механизмыг өөрчилж, PTFE-ийн наалдамхай элэгдэл болон зүлгүүрийн элэгдлийг бууруулдаг. Цаашилбал, шилэн ширхэг нь үрэлтийн гадаргуу дээр жижиг цухуйлт үүсгэж, тодорхой үрэлтийн эсрэг нөлөө үзүүлж, үрэлтийн коэффициентийн хэлбэлзлийг бууруулдаг. Практик хэрэглээнд гулсах холхивч болон поршений цагираг зэрэг үрэлтийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн материал болгон ашиглахад шилэн ширхэгээр бэхжүүлсэн PTFE-ийн ашиглалтын хугацаа мэдэгдэхүйц уртасдаг бөгөөд цэвэр PTFE-тэй харьцуулахад хэд хэдэн удаа эсвэл бүр хэдэн арван удаа ч байж болно. Судалгаагаар шилэн ширхэгээр дүүргэсэн PTFE нийлмэл материалын элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг дүүргээгүй PTFE материалтай харьцуулахад бараг 500 дахин сайжруулж болох бөгөөд хязгаарлагдмал PV утга нь 10 дахин нэмэгддэг болохыг харуулсан.
5. Дулаан дамжуулалтыг сайжруулсан
Цэвэр PTFE нь дулаан дамжуулалт багатай тул дулаан дамжуулахад тохиромжгүй бөгөөд дулаан ялгаруулах өндөр шаардлага тавьдаг хэрэглээнд хязгаарлалт тавьдаг. Шилэн ширхэг нь харьцангуй өндөр дулаан дамжуулалттай бөгөөд PTFE-д нэмэх нь материалын дулаан дамжуулалтыг тодорхой хэмжээгээр сайжруулж чадна. Шилэн ширхэгийг нэмэх нь PTFE-ийн дулаан дамжуулалтын коэффициентийг эрс нэмэгдүүлдэггүй ч материалын дотор дулаан дамжуулалтын зам үүсгэж, дулаан дамжуулах хурдыг хурдасгадаг. Энэ нь шилэн ширхэгээр бэхжүүлсэн PTFE-ийг дулааны дэвсгэр болон хэлхээний самбарын суурь гэх мэт электрон болон цахилгаан салбарт илүү сайн ашиглах боломжийг олгодог бөгөөд цэвэр PTFE-ийн дулаан дамжуулалт муутай холбоотой дулаан хуримтлагдах асуудлыг шийдвэрлэхэд тусалдаг. Сайжруулсан дулаан дамжуулалт нь холхивч гэх мэт хэрэглээнд үрэлтийн дулааныг ялгаруулж, гүйцэтгэлийг сайжруулахад тусалдаг.
Хэрэглээний хүрээ: Энэхүү нийлмэл материалыг үйлдвэрлэлийн битүүмжлэл, өндөр ачаалалтай холхивч/бутлуур, хагас дамжуулагч тоног төхөөрөмж, химийн үйлдвэрийн элэгдэлд тэсвэртэй янз бүрийн бүтцийн эд ангиудад өргөн ашигладаг. Электроникийн салбарт электрон эд ангиудын тусгаарлагч жийргэвч, хэлхээний самбарын дулаалга, янз бүрийн хамгаалалтын битүүмжлэл үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Үүний үйл ажиллагааг уян хатан дулаан тусгаарлагч давхаргын хувьд сансар судлалын салбарт өргөжүүлдэг.
Хязгаарлалтын талаарх тэмдэглэл: Шилэн ширхэг нь олон шинж чанарыг мэдэгдэхүйц сайжруулдаг боловч шилэн ширхэгийн агууламж нэмэгдэхийн хэрээр нийлмэл материалын суналтын бат бэх, суналт, хатуулаг буурч, үрэлтийн коэффициент аажмаар нэмэгдэж болохыг анхаарах нь чухал юм. Цаашилбал, шилэн ширхэг болон PTFE нийлмэл материалууд нь шүлтлэг орчинд хэрэглэхэд тохиромжгүй. Тиймээс шилэн ширхэгийн хувь (ихэвчлэн 15-25%) болон бал чулуу эсвэл MoS2 зэрэг бусад дүүргэгчтэй боломжит хослолыг багтаасан найрлагыг тодорхой хэрэглээний шаардлагыг хангахаар тохируулсан болно.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 12-р сарын 5