المادة الأساسية لحساس الأغشية الرقيقة: بولي أميد موصل لظروف التشغيل القاسية هي مادة أساسية متطورة مصممة لتلبية المتطلبات الصارمة لأنظمة استشعار الأغشية الرقيقة التي تعمل في بيئات صعبة. إنها تدمج المتانة المتأصلة للبولي أميد مع الخصائص الموصلة المحسنة، وتعمل كطبقة دعم ووظائف موثوقة تضمن احتفاظ مستشعرات الأغشية الرقيقة بأداء دقيق حتى عند تعرضها لدرجات حرارة قصوى أو تآكل كيميائي أو إجهاد ميكانيكي. تعالج هذه المادة الفجوة الحرجة في ركائز المستشعرات التقليدية، والتي غالبًا ما تفشل في تحقيق التوازن بين الموصلية والمتانة والمرونة البيئية - مما يجعلها حلاً حيويًا للصناعات التي تتطلب استشعارًا عالي الدقة في البيئات القاسية.
1. خصائص المنتج الأساسية
1.1 موصلية كهربائية مستقرة
تتميز هذه المادة الأساسية من البولي أميد الموصل بـ مقاومة سطحية ثابتة تتراوح من 10³ إلى 10⁶ أوم/سم مربع (قابلة للتخصيص بناءً على احتياجات التطبيق)، مما يضمن نقل إشارات كهربائية موثوقة لمستشعرات الأغشية الرقيقة. على عكس الركائز الموصلة التقليدية التي تعاني من تدهور الموصلية في ظل تقلبات درجة الحرارة، فإنها تحافظ على >90% من موصليتها الأولية عند تعرضها لدرجات حرارة تتراوح من -196 درجة مئوية إلى 300 درجة مئوية. تمنع هذه الثباتية فقدان الإشارة أو تشويهها، وهو مطلب أساسي للمستشعرات في العمليات الصناعية ذات درجة الحرارة العالية أو الأبحاث المبردة.
1.2 مقاومة استثنائية للبيئات القاسية
تم تصميم المادة من أجل المتانة، وتظهر مقاومة كيميائية فائقة - تظل غير متأثرة بالتعرض للأحماض القوية (مثل 5% H₂SO₄)، والقلويات (مثل 10% NaOH)، والمذيبات العضوية (مثل الإيثانول) لمدة تصل إلى 1000 ساعة دون تدهور السطح أو فقدان الموصلية. بالإضافة إلى ذلك، فهي توفر أداءً ممتازًا مضادًا للأكسدة والرطوبة: بعد 5000 ساعة من التعرض لـ 85 درجة مئوية/85% رطوبة نسبية (RH)، لا يوجد تآكل أو انفصال أو تغيير في الخصائص الميكانيكية - وهو أمر بالغ الأهمية للمستشعرات في البيئات البحرية أو البحرية أو معالجة المواد الكيميائية.
1.3 أداء ميكانيكي قوي
تحتفظ المادة الأساسية من البولي أميد الموصل بالقوة الميكانيكية للبولي أميد التقليدي، مع قوة شد تزيد عن 150 ميجا باسكال و استطالة عند الكسر تزيد عن 40%. كما أنها تظهر مقاومة فائقة للتآكل، مع فقدان تآكل تابير يبلغ <0.01 جم بعد 1000 دورة (عجلة CS-10، حمل 500 جم)، مما يضمن طول العمر حتى في التطبيقات المعرضة للاهتزازات العالية أو الاحتكاك (مثل مستشعرات محركات السيارات، وأجهزة مراقبة الآلات الصناعية). علاوة على ذلك، يسمح شكلها الرفيع (السماكة القياسية: 25-125 ميكرومتر) بالتكامل السلس مع عمليات تصنيع مستشعرات الأغشية الرقيقة، مثل الرش أو ترسيب البخار، دون إضافة حجم زائد.
1.4 التوافق مع تصنيع الأغشية الرقيقة
تم تصميم المادة لدعم تصنيع مستشعرات الأغشية الرقيقة، وتتميز بـ تشطيب سطح أملس (Ra < 0.1 ميكرومتر) مما يتيح ترسيبًا موحدًا لطبقات المستشعر (مثل أكاسيد المعادن وأشباه الموصلات) مع التصاق قوي. يمكنها تحمل درجات الحرارة المرتفعة وظروف التفريغ لعمليات ترسيب الأغشية الرقيقة (حتى 350 درجة مئوية لفترات قصيرة) دون تشوه أو تغيير الأبعاد. بالإضافة إلى ذلك، فهي متوافقة مع تقنيات النمط القياسية (مثل التصوير الضوئي، والحفر بالليزر)، مما يسمح بالتخصيص الدقيق لهندسة المستشعر - من عناصر الاستشعار الدقيقة إلى مصفوفات المساحات الكبيرة.
2. مجالات التطبيق الرئيسية
2.1 مراقبة العمليات الصناعية
في العمليات الصناعية ذات درجة الحرارة العالية (مثل صهر الفولاذ، وتصنيع الزجاج)، تعمل هذه المادة الأساسية من البولي أميد الموصل كركيزة لمستشعرات درجة الحرارة والضغط والغاز ذات الأغشية الرقيقة. على سبيل المثال، في مصنع الصلب، يمكن للمستشعرات المبنية على هذه المادة أن تتحمل درجات حرارة 280 درجة مئوية ورذاذ المعدن المنصهر، مما يوفر بيانات في الوقت الفعلي عن ظروف الفرن لتحسين كفاءة الإنتاج ومنع تعطل المعدات. كما أن مقاومتها الكيميائية تجعلها مثالية للمستشعرات في المفاعلات الكيميائية، حيث تراقب مستويات الأس الهيدروجيني أو تركيزات الغازات السامة دون أن تتضرر بسبب سوائل العمليات المسببة للتآكل.
2.2 الفضاء والسيارات
في صناعة الفضاء، تُستخدم المادة لمستشعرات الأغشية الرقيقة في محركات الطائرات ومكونات المركبات الفضائية. على سبيل المثال، تراقب المستشعرات المثبتة على شفرات توربينات محركات الطائرات النفاثة (باستخدام ركيزة البولي أميد الموصلة هذه) الاهتزاز ودرجة الحرارة ومستويات الإجهاد في ظل الحرارة الشديدة (حتى 280 درجة مئوية) وتدفق الهواء عالي السرعة، مما يضمن سلامة المحرك وتقليل تكاليف الصيانة. في تطبيقات السيارات، تدعم مستشعرات الأغشية الرقيقة في أنظمة العادم (مقاومة درجات الحرارة المرتفعة وتآكل غاز العادم) وأنظمة إدارة البطارية (BMS) للسيارات الكهربائية (EVs) - حيث تمنع مقاومتها للرطوبة تعطل المستشعر في حاويات البطارية.
2.3 الاستشعار البيئي والبحري
بالنسبة لـ المراقبة البيئية (مثل مستشعرات جودة الهواء، وأجهزة كشف رطوبة التربة) في الظروف الخارجية القاسية، تضمن خصائص المادة المضادة للرطوبة والأكسدة موثوقية طويلة الأمد. في البيئات البحرية أو البحرية، تعمل كأساس لمستشعرات الملوحة والضغط والتآكل ذات الأغشية الرقيقة - مما يتحمل غمر المياه المالحة والتآكل الجوي البحري لمدة تصل إلى 5 سنوات. توفر هذه المستشعرات بيانات مهمة لأبحاث المحيطات وسلامة التنقيب عن النفط في الخارج ومراقبة تآكل السواحل.
2.4 الأبحاث الطبية والعلمية
في التطبيقات الطبية والعلمية، تُستخدم المادة لمستشعرات الأغشية الرقيقة في الأبحاث المبردة (مثل مراقبة درجات الحرارة في تخزين النيتروجين السائل) وعمليات التعقيم ذات درجة الحرارة العالية (مثل المستشعرات المتوافقة مع الأوتوكلاف للمعدات الطبية). كما أن توافقها الحيوي (متوافق مع ISO 10993-5) يجعلها مناسبة للمستشعرات الطبية القابلة للزرع أو القابلة للارتداء - مثل أجهزة مراقبة الجلوكوز أو أجهزة تتبع العلامات الحيوية - التي تحتاج إلى تحمل سوائل الجسم وتقلبات درجة الحرارة دون التسبب في ردود فعل سلبية.
3. الامتثال والتخصيص
تلتزم المادة الأساسية لحساس الأغشية الرقيقة: بولي أميد موصل لظروف التشغيل القاسية بالمعايير الدولية، بما في ذلك ISO 10365-2 (أفلام البولي أميد للتطبيقات الكهربائية) و ASTM D882 (خصائص الشد للصفائح البلاستيكية الرقيقة). وهي متوفرة بأحجام صفائح قياسية (300 × 300 مم إلى 1000 × 1000 مم) وتنسيقات لفات (العرض: 300-1500 مم، الطول: 100-500 م). تتضمن خيارات التخصيص المقاومة السطحية المخصصة والسماكة والطلاءات الإضافية (مثل الطبقات المضادة للانعكاس للمستشعرات البصرية، والطلاءات المقاومة للماء للبيئات عالية الرطوبة) لتلبية متطلبات التطبيقات المحددة. كما أنها تخضع لاختبارات جودة صارمة - بما في ذلك قياس الموصلية، وتجارب التعرض البيئي، وتقييمات القوة الميكانيكية - لضمان الاتساق والأداء.