Das Dünnschicht-Sensor-Basismaterial: Leitfähiges Polyimid für raue Betriebsbedingungen ist ein hochmodernes Grundmaterial, das entwickelt wurde, um den strengen Anforderungen von Dünnschicht-Sensorsystemen in anspruchsvollen Umgebungen gerecht zu werden. Es integriert die inhärente Robustheit von Polyimid mit verbesserten leitfähigen Eigenschaften und dient als zuverlässige Träger- und Funktionsschicht, die sicherstellt, dass Dünnschichtsensoren auch bei extremen Temperaturen, chemischer Korrosion oder mechanischer Belastung eine genaue Leistung beibehalten. Dieses Material schließt die kritische Lücke in herkömmlichen Sensorsubstraten, denen es oft nicht gelingt, Leitfähigkeit, Haltbarkeit und Umweltbeständigkeit in Einklang zu bringen – was es zu einer wichtigen Lösung für Industrien macht, die hochpräzise Sensorik in rauen Umgebungen benötigen.
1. Kernprodukteigenschaften
1.1 Stabile elektrische Leitfähigkeit
Dieses leitfähige Polyimid-Basismaterial weist eine konstante Oberflächenresistivität von 10³ bis 10⁶ Ω/sq (anpassbar an die Anwendungsbedürfnisse) auf und gewährleistet so eine zuverlässige elektrische Signalübertragung für Dünnschichtsensoren. Im Gegensatz zu herkömmlichen leitfähigen Substraten, die unter Temperaturschwankungen unter Leitfähigkeitsverlust leiden, behält es >90 % seiner ursprünglichen Leitfähigkeit bei Temperaturen von -196 °C bis 300 °C bei. Diese Stabilität verhindert Signalverluste oder -verzerrungen, eine Schlüsselanforderung für Sensoren in industriellen Hochtemperaturprozessen oder kryogener Forschung.
1.2 Außergewöhnliche Beständigkeit gegenüber rauen Umgebungen
Das für Langlebigkeit entwickelte Material weist eine hervorragende Chemikalienbeständigkeit auf – es wird durch Einwirkung von starken Säuren (z. B. 5 % H₂SO₄), Laugen (z. B. 10 % NaOH) und organischen Lösungsmitteln (z. B. Ethanol) bis zu 1000 Stunden lang ohne Oberflächenabbau oder Leitfähigkeitsverlust nicht beeinträchtigt. Darüber hinaus bietet es eine ausgezeichnete Anti-Oxidations- und Anti-Feuchtigkeits-Leistung: Nach 5000 Stunden Exposition bei 85 °C/85 % relativer Luftfeuchtigkeit (RH) gibt es keine messbare Korrosion, Delamination oder Veränderung der mechanischen Eigenschaften – entscheidend für Sensoren in maritimen, Offshore- oder chemischen Verarbeitungsumgebungen.
1.3 Robuste mechanische Leistung
Das leitfähige Polyimid-Basismaterial behält die mechanische Festigkeit von herkömmlichem Polyimid bei, mit einer Zugfestigkeit von >150 MPa und Dehnung bei Bruch von >40 %. Es weist auch eine überlegene Verschleißfestigkeit auf, mit einem Taber-Abriebverlust von <0,01 g nach 1000 Zyklen (CS-10-Rad, 500 g Last), was eine lange Lebensdauer auch bei Anwendungen mit hohen Vibrationen oder Reibung gewährleistet (z. B. Sensoren für Automotoren, Industriemaschinenmonitore). Darüber hinaus ermöglicht sein dünnes Profil (Standarddicke: 25–125 μm) eine nahtlose Integration in Dünnschicht-Sensorherstellungsverfahren wie Sputtern oder Dampfabscheidung, ohne übermäßige Masse hinzuzufügen.
1.4 Kompatibilität mit Dünnschicht-Herstellung
Das Material wurde zur Unterstützung der Herstellung von Dünnschichtsensoren entwickelt und zeichnet sich durch eine glatte Oberflächenbeschaffenheit (Ra < 0,1 μm) aus, die eine gleichmäßige Abscheidung von Sensorschichten (z. B. Metalloxide, Halbleiter) mit starker Haftung ermöglicht. Es hält den hohen Temperaturen und Vakuumbedingungen von Dünnschichtabscheidungsverfahren (bis zu 350 °C für kurze Zeiträume) ohne Verformung oder Dimensionsänderung stand. Darüber hinaus ist es mit Standard-Strukturierungstechniken (z. B. Photolithographie, Laserätzen) kompatibel, wodurch eine präzise Anpassung der Sensorgeometrien möglich ist – von mikroskaligen Sensorelementen bis hin zu großflächigen Arrays.
2. Wichtige Anwendungsbereiche
2.1 Industrielle Prozessüberwachung
In Hochtemperatur-Industrieprozessen (z. B. Stahlschmelzen, Glasherstellung) dient dieses leitfähige Polyimid-Basismaterial als Substrat für Dünnschicht-Temperatur-, Druck- und Gassensoren. In einem Stahlwerk können beispielsweise Sensoren, die auf diesem Material aufgebaut sind, Temperaturen von 280 °C und Metallspritzern standhalten und Echtzeitdaten über die Ofenbedingungen liefern, um die Produktionseffizienz zu optimieren und Geräteausfälle zu verhindern. Seine chemische Beständigkeit macht es auch ideal für Sensoren in chemischen Reaktoren, wo es den pH-Wert oder die Konzentration toxischer Gase überwacht, ohne durch korrosive Prozessflüssigkeiten beschädigt zu werden.
2.2 Luft- und Raumfahrt & Automobil
In der Luft- und Raumfahrtindustrie wird das Material für Dünnschichtsensoren in Flugzeugtriebwerken und Raumfahrtkomponenten verwendet. Beispielsweise überwachen Sensoren, die an Triebwerksschaufeln von Strahltriebwerken (unter Verwendung dieses leitfähigen Polyimid-Substrats) angebracht sind, Vibrationen, Temperatur und Spannungspegel unter extremer Hitze (bis zu 280 °C) und Hochgeschwindigkeitsluftstrom, wodurch die Triebwerkssicherheit gewährleistet und die Wartungskosten gesenkt werden. In Automobilanwendungen unterstützt es Dünnschichtsensoren in Abgassystemen (beständig gegen hohe Temperaturen und Abgaskorrosion) und Batteriemanagementsystemen (BMS) für Elektrofahrzeuge (EVs) – wo seine Feuchtigkeitsbeständigkeit einen Sensorausfall in Batteriegehäusen verhindert.
2.3 Umwelt- und Meeresüberwachung
Für die Umweltüberwachung (z. B. Luftqualitätssensoren, Bodenfeuchtigkeitsdetektoren) unter rauen Außenbedingungen gewährleisten die Anti-Feuchtigkeits- und Anti-Oxidations-Eigenschaften des Materials eine langfristige Zuverlässigkeit. In maritimen oder Offshore-Umgebungen dient es als Basis für Dünnschicht-Salzgehalts-, Druck- und Korrosionssensoren – die Salzwassereintauchen und Meeresatmosphärenkorrosion bis zu 5 Jahre lang standhalten. Diese Sensoren liefern wichtige Daten für die ozeanografische Forschung, die Sicherheit bei der Ölbohrung auf See und die Überwachung der Küstenerosion.
2.4 Medizinische und wissenschaftliche Forschung
In medizinischen und wissenschaftlichen Anwendungen wird das Material für Dünnschichtsensoren in der kryogenen Forschung (z. B. Überwachung der Temperaturen in der Flüssigstickstofflagerung) und Hochtemperatur-Sterilisationsprozessen (z. B. autoklavierbare Sensoren für medizinische Geräte) verwendet. Seine Biokompatibilität (konform mit ISO 10993-5) macht es auch für implantierbare oder tragbare medizinische Sensoren – wie Glukosemonitore oder Vitalzeichen-Tracker – geeignet, die Körperflüssigkeiten und Temperaturschwankungen standhalten müssen, ohne unerwünschte Reaktionen hervorzurufen.
3. Konformität & Anpassung
Das Dünnschicht-Sensor-Basismaterial: Leitfähiges Polyimid für raue Betriebsbedingungen entspricht internationalen Standards, einschließlich ISO 10365-2 (Polyimidfolien für elektrische Anwendungen) und ASTM D882 (Zugeigenschaften von dünnen Kunststofffolien). Es ist in Standardblattgrößen (300 × 300 mm bis 1000 × 1000 mm) und Rollenformaten (Breite: 300–1500 mm, Länge: 100–500 m) erhältlich. Zu den Anpassungsoptionen gehören eine maßgeschneiderte Oberflächenresistivität, Dicke und zusätzliche Beschichtungen (z. B. Antireflexionsschichten für optische Sensoren, hydrophobe Beschichtungen für Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit), um spezifische Anwendungsanforderungen zu erfüllen. Es wird auch strengen Qualitätstests unterzogen – einschließlich Leitfähigkeitsmessung, Umweltexpositionstests und mechanischen Festigkeitsbewertungen – um Konsistenz und Leistung sicherzustellen.
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