استفاده از پلاستیک در کاربردهای الکتریکی

مزایای استفاده از پلاستیک در کاربردهای الکتریکی

پلاستیک‌ها به دلیل ویژگی‌های مفیدشان هر جنبه از زندگی ما را متحول کرده‌اند. از خانه‌ها گرفته تا اتومبیل‌ها و لوازم الکترونیکی مورد علاقه ما می‌توان پلاستیک‌ها را همه جا دید.

آیا از سر و کله زدن با مواد پیچیده و گران قیمت در کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی خود خسته شده‌اید؟ به جزء پلاستیک چیز دیگری پیدا نمی‌کنید! این ماده‌ی همه کاره، یک ماده‌ی ضروری در صنعت برق و الکترونیک است و دارای مزایای بی‌شماری ازجمله اقتصادی بودن و دوام است. همچنین، راه حل‌های پایداری را که برای انتقال نیرو فرهم می‌کند، هم نباید فراموش کرد. در اینجا درمورد استفاده گسترده از پلاستیک در ساخت قطعات الکتریکی و الکترونیکی مورد نیاز در صنایع نظامی، علاوه بر مزایای انتخاب این ماده صحبت خواهیم کرد.

اهمیت استفاده از مواد پلاستیکی در کاربردهای الکتریکی

بدون شک پلاستیک‌های الکتریکی و الکترونیکی را در بسیاری از مکان‌ها، به ویژه خانه خود دیده‌اید. در ادامه این مطلب، پنج مورد از رایج ترین کاربردهای قطعات پلاستیکی در صنعت برق آورده شده است.

1. عایق کابل و سیم کشی

هر نوع کابل و سیم کشی شامل یک محفظه الکتریکی به منظور بهبود استحکام، ایجاد عایق الکتریکی و تضمین ایمنی است. علاوه براین، یک محفظه پلاستیکی خواص عایق عالی را فراهم کرده و خطر نشت جریان و شوک الکتریکی را به حداقل می‌رساند. همچنین، پلاستیک در برابر خوردگی مقاوم بوده و در کاربردهای نظامی به سرعت تخریب نمی‌شود.

2. محفظه‌های مدارشکن

قطع کننده‌های مدار از یک محفظه استاندارد قدرتمندتر هستند تا بتوانند به راحتی هجوم بارهای الکتریکی را کنترل کنند. برهمین اساس، قطع کننده‌های مدار ولتاژ بالا حاوی اجزای پلاستیکی هستند که هیچ خطر آتش سوزی یا خطرات دیگر را تضمین نمی‌کنند.

3. لوله‌ها

لوله‌های برق، سیم ‌کشی را در یک ساختار مستحکم هدایت کرده و درعین حال، سیم‌ها را عایق‌بندی می‌کنند تا از خطر برق گرفتگی جلوگیری شود. به همین دلیل، پلاستیک ماده مناسبی برای عایق بندی لوله‌ها است.

4. روکش‌ها

از پلاستیک‌هایی مانند پلی کربنات در ساخت قطعات الکترونیکی مدرن استفاده می‌شود. نه تنها در ساخت تجهیزات نظامی از پلی کربنات بهره گرفته می‌شود بلکه برخی وسایل الکترونیک شخصی مانند قاب‌های تلفن همراه و لپ تاپ نیز معمولً از پلی کربنات شیمیایی ساخته شده‌اند که در برابر خراش مقاوم هستند. با این حال، این تجهیزات برقی می‌توانند در برابر نوسانات شدید دما مقاومت کرده و دوام بالایی داشته باشند.

5. بردهای مدار

بردهای مدار تقریبا در هر صنعتی رایج هستند. استفاده از پلاستیک الکتریکی و غیررسانا امکان انتقال برق ازطریق مسیرهای مسی را فراهم کرده و ایمنی را تضمین می‌کند. امروزه، بسیاری از تولیدکنندگان قطعات نظامی بردهای مدار چاپی سه بعدی را باهدف بهبود فرایندهای تولید و صرفه‌جویی در هزینه‌ها تولید می‌کنند.

انواع پلاستیک مورد استفاده در کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی نظامی

در طراحی قطعات پلاستیکی برای دستگاه‌های الکترونیک نظامی، یکی از نکات ضروری در نظر گرفتن نوع کاربرد قطعه است. باتوجه به نوع کاربرد قطعه، باید نوع پلاستیک را برای برآورده کردن خواسته‌های پروژه انتخاب کرد. اگرچه پلاستیک‌ها انواع مختلفی دارند، اما به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند.

1. ترموپلاستیک‌ها

ترموپلاستیک‌ها در دمای اتاق جامد هستند اما وقتی بالاتر از دمای انتقال شیشه‌ای (Tg) گرم می‌شوند، به مایع تبدیل می‌شوند. از آنجایی که رزین فاقد پیوندهای شیمیایی قوی است، می‌توان آنها را در هر قالبی ریخت تا به شکل دلخواه برسد. علاوه براین، می‌توان الاستومرهای ترموپلاستیک را بدون تاثیر بر خواص رسانش و عایق بندی آنها، دوباره حرارت داده و بازیافت و قالب گیری کرد. درنتیجه، این ماده پلاستیکی برای استفاده در فرایندهای اکستروژن، قالب گیری تزریقی و ترموفرمینگ ایده‌آل است.

ترموپلاستیک‌ها معمولا خاصیت ارتجاعی، استحکام و مقاومت در برابر انقباض بسیار خوبی دارند. به همین دلیل، در ساخت قطعات ماشین آلات نظامی و کیسه‌های پلاستیکی کاربرد دارد.

2. پلاستیک‌های ترموست

پلاستیک‌های ترموست یا رزین‌های ترموست، پلیمرهایی هستند که در دمای اتاق سیال بوده و با حرارت دادن و افزودن مواد شیمیایی سخت می‌شوند. فرایندهای تولید پلاستیک‌های ترموست شامل قالب گیری تزریقی واکنشی (RIM) و قالب گیری انتقالی رزین (RTM) است. پلیمر درطول پخت، پیوندهای شیمیایی قوی تشکیل می‌دهد که مولکول‌ها را در جای خود نگه داشته و ماهیت ماده را تغییر می‌دهد. پلاستیک‌های ترموست پس از حرارت دادن، شکل منحصر به فردی به خود می‌گیرند و زنجیره‌های مونومری که به آنها پیوندهای عرضی می‌گویند، نیز از ذوب شدن ماده جلوگیری می‌کنند.

علاوه براین، این ماده از آنجا که از پایداری ابعادی بالا و مقاومت حرارتی و شیمیایی بالایی برخوردار است، می‌تواند در محیط‌های حرارتی یا تجهیزات فرآوری شیمیایی استفاده شود.

مقایسه ترموپلاستیک‌ها و پلاستیک‌های ترموست

اگرچه پلاستیک‌های ترموپلاستیک و ترموست از دسته پلیمرها هستند اما ازنظر خواص، فرایندهای تولید، کاربردها و مزایا با یکدیگر متفاوتند.

ترموپلاستیک‌ها و ترموست‌ها دو دسته مجزا از پلاستیک‌ها را تشکیل می‌دهند. دسته اول را می‌توان پس از پخت دوباره ذوب و قالب گیری کرد درحالی که دسته دوم شکل خود را در اثر حرارت حفظ می‌کنند. اما در محیط‌های نظامی خشن که مواد باید در دماهای بالا مقاومت کرده و پایداری ابعادی فوق العاده‌ای نشان دهند، ترموست‌ها بهترین انتخاب هستند. از جنبه زیبایی شناسی نیز شکی در آن نیست که ترموپلاستیک‌ها حرف اول را می‌زنند؛ به این معنا که هم پلاستیک‌های ترموپلاستیک و هم ترموست، امکان رنگ ‌آمیزی درون قالب و اسپری کردن پوشش‌ها را قبل از قالب گیری تزریقی دارند. به عبارت دیگر، در کاربردهای نظامی می‌توان هر دو را برای مطابقت با سبک و ظاهر قطعات نهایی تولید کرد.

مزایای استفاده از پلاستیک در کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی نظامی

پلاستیک‌ها به دلیل خواص متنوع و مستحکم خود در ساخت تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی صنعت نظامی نقش بسیار ارزشمندی دارند.

1. خواص الکتریکی عالی

برق عنصر اساسی صنایع مدرن است اما با پتانسیل خطر نیز همراه است. طبق گزارش مراکز کنترل و پیشگیری از بیماری‌ها (CDC)، آسیب‌های الکتریکی در سال ۲۰۲۰ منجر به ۳۶۰ مورد مرگ و میر و ۴۲۶ مورد نقص عضو دائمی شده است. به همین دلیل، اولویت ‌بندی اقدامات ایمنی هنگام نصب یا کار با دستگاه‌های الکتریکی برای نیروهای نظامی که با چالش‌های بی شماری در میدان نبرد مواجه هستند بسیار حیاتی است. یکی از این اقدامات استفاده از قطعات پلاستیکی با خواص عایق بالا در تجهیزات الکترونیکی است تا خطرات ناشی از آسیب‌های الکتریکی را به حداقل برسانند.

در برخی موارد از پلی وینیل کلراید (PVC) برای عایق بندی سیم کشی‌های الکتریکی نظامی استفاده می‌کنند. اگرچه PVC و لاستیک سلیکونی ویژگی‌های مشابهی دارند اما عملکرد آنها یکسان نیست.

2. مقاومت شیمیایی

پلاستیک‌ها با ترکیبات و شیمی‌های متنوعی وجود دارند که هرکدام دارای خواص منحصر به فردی متناسب با کاربردهای مختلف هستند. استفاده از قطعات ساخته شده از بسیاری از پلاستیک‌ها مانند پلی اتیلن و پلی پروپیلن مقاومت بسیار خوبی در برابر هیدروکربن‌ها و اسیدها داشته و در تجهیزات الکترونیک نظامی و پردازش نیمه رساناها مناسب هستند. درهمین حال، سایر پلاستیک‌ها ازجمله استال‌ها، مقاومت کمی در برابر اسیدها دارند اما می‌توانند در برابر بازهای قوی و محلول‌های آلی مقاومت کنند و این ویژگی آنها را برای کاربردهای تخصصی نظامی که مقاومت در برابر این مواد شیمیایی ضروری است، ایده‌آل می‌سازد.

ناگفته نماند که برخی از پلاستیک‌ها مانند پلی ‌اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا (UHMW) مقاومت بالایی در برابر اسیدها، قلیایی‌ها و همچنین حلال‌های آلی داشته و انتخاب بسیار خوبی برای کاربردهای نظامی در محیط‌های خشن هستند.

3. توانایی تحمل دماهای بالا

بیشتر پلاستیک‌ها رسانای ضعیفی برای گرما هستند؛ با این حال، تولیدکنندگان قطعات نظامی با افزودن افزودنی‌های ضد شعله می‌توانند قطعاتی با مقاومت در برابر اشتعال بسازند. این پلاستیک‌های مقاوم در برابر حرارت به کاهش خطر سوختگی و جراحات نیروهای نظامی کمک می‌کنند. بنابراین، مواد پلاستیکی مختلف مقاومت حرارتی متفاوتی دارند. به عنوان مثال، تفلون می‌تواند دماهایی تا 500 درجه فارنهایت (280 درجه سانتیگراد) را تحمل کند یا پلی فنیلن سولفید (PPS) مقاومت حرارتی تا 428 درجه فارنهایت (220 درجه سانتیگراد) دارد.

4. مقرون به صرفه بودن

یکی دیگر از مزایای خارق العاده پلاستیک این است که باوجود عملکرد بالا، هزینه پایینی دارد. این ماده‌ی پرکاربرد دوام، پایداری و طول عمر بالایی برای قطعات نظامی فراهم نموده و هزینه تولید و نگهداری را نیز به حداقل می‌رساند. بنابراین، تولیدکنندگان قطعات نظامی می‌توانند با استفاده از پلاستیک، از تولید پرهزینه‌ی قطعات جلوگیری کنند.