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導電/抗靜電塑料方興未艾

  深圳市塑膠行業協會不久前組織召開了高分子導電/抗靜電技術與應用國際研討會。該協會秘書長王文廣告訴記者,這一主題的研討會在國內還是第一次。作為一種特殊的功能材料,導電/抗靜電塑料屬于高附加值、具有廣闊應用前景的新興材料,在我國的發展才剛剛起步,未來的應用領域會越來越廣。
  
  抗靜電劑開發是關鍵
  
  王文廣介紹說,塑料是人們最熟知的材料之一,廣泛應用于工農業領域和百姓生活的方方面面。除了質輕、韌性好、耐腐蝕、易加工的特點外,它還有一個突出的特點就是電絕緣性,利用這一特性,人們用塑料制作電線電纜的保護層。而隨著塑料應用領域的擴大,在某些場合和領域,塑料的絕緣特性卻變成了致命的弱點。
  
  塑料作為絕緣體,產生靜電是不可避免的,而在人們的日常生活和生產中,靜電放電造成的危害卻是不容忽視的。如電子工業中各種靜電敏感性元件的生產、運輸、貯放過程,靜電放電會擊穿集成電路和精密的電子元件;在化工、煉油業、采礦業中有許多易燃易爆品或粉塵、油霧的生產場所,靜電放電引發的爆炸和火災事故也是屢見不鮮。如何解決塑料制品大量應用伴生的靜電危害,已經引起人們的重視,抗靜電塑料的開發與應用成為塑料行業又一重要的課題。
  
  要到達抗靜電的目的,最常用且行之有效的方法是在塑料中添加導電物質來降低材料表面電阻率。目前抗靜電塑料主要有抗靜電劑填充型、碳系填充型和金屬填充型。而抗靜電劑又分為低分子型抗靜電劑和高分子型抗靜電劑。
  
  據王文廣介紹,由于低分子型抗靜電劑穩定性差,國際上目前的主攻方向為高分子型抗靜電劑。高分子型抗靜電劑亦可稱為永久性抗靜電劑,它不會像低分子型抗靜電劑那樣水洗后或長時間使用后便喪失導電性。高分子型抗靜電劑分為聚醚型和離子型,生產廠家主要集中在日本、瑞士和美國。
  
  清華大學高分子材料學院教授于建介紹說:“低分子抗靜電劑我國雖有生產,但產品的穩定性差,使用效果不理想。20年前,國外永久型的高分子抗靜電劑就已經有了成熟的技術,而我國到目前高分子抗靜電劑的生產還沒能形成氣候,國內市場的需求基本上是靠進口來滿足?!?br>   
  “與國外相比,我國的抗靜電劑的研制和生產還存在了很大的差距,高分子型抗靜電劑主要依靠進口。我國是電子電氣及其零配件的生產大國,特別是在深圳等電子零配件生產和加工集中的地區,對抗靜電塑料的需求量較大。高分子型抗靜電劑生產技術雖有一定難度,但其產品附加值也高,國內的科研單位和生產企業應加強這方面的開發力度?!蓖跷膹V也表達了同樣的看法。
  
  導電塑料青出于藍勝于藍
  
  盡管塑料的導電與抗靜電的原理是一樣的,都是降低塑料的表面電阻,與抗靜電塑料相比,導電塑料的應用卻是青出于藍而勝于藍,其發展潛力遠遠超過了抗靜電塑料。
  
  眾所周知,塑料在許多領域替代金屬材料已成為大勢所趨,導電塑料既保留了塑料本身的易加工成型、設計靈活、質量輕、柔性好、高強度,低成本的優勢,又具有了金屬所具備的良好的導電性。事實上,導電塑料一旦被賦予了導電的特性,其應用領域將更加廣闊。
  
  記者了解到,目前國際上導電塑料在手機電池、太陽能電池、電子芯片、電子顯示屏、超導領域以及生命科學領域都已經有了實際應用,為這些行業帶來了突飛猛進的發展。
  
  2000年諾貝爾化學獎授予了美國和日本的三位科學家,以表彰他們在導電聚合物的發現和發展上作出了杰出貢獻。其中美國賓夕法尼亞大學的馬克迪爾米德將導電塑料與納米技術結合運用,制造出納米級纖維和納米電子線路。一塊納米電子線路板的成本僅為1美分。
  
  2007年,飛利浦公司的研究人員舍棄了傳統的硅材料,改用塑料芯片,制造出一個郵票大小的顯示屏。這種顯示屏有3.5平方厘米,包含4096點像素,能以每秒100次的速度更新畫面。英國劍橋的風險投資公司創辦的Plastic Logic公司也開發出了以塑料為原料的微芯片。此外IBM、三菱、日立、朗訊等公司也都研制成功了塑料芯片。與硅芯片相比,塑料芯片價格則非常低廉,僅為硅芯片的1%~10%,極具市場競爭力。
  
  在機器人制造領域,導電塑料更是發揮了重要作用。采用裝有塑料芯片的微電腦控制的機器人,比采用硅芯片的機器人更靈活,更容易操縱,采用導電塑料制造出來的機器人的肌肉富有彈性,用電化學方法控制這種人造肌肉,可以使之膨脹和收縮,并按指令做出各種動作,幾乎能夠以假亂真。這是機器人制造技術的一項重大突破。
  
  在生命科學領域,科學家把導電塑料與生命科學結合起來,可以制造出人造肌肉和人造神經,以促進的DNA生長或修飾DNA,這將是導電塑料在應用上最重要的一個趨勢。
  
  另外,導電塑料在傳感器、隱型涂料中也發揮無可替代的作用。
  
  2011年2月,澳大利亞昆士蘭大學和新南威爾士大學的三位科學家里利用離子束技術應用到塑料膜材料上,使其具備類似金屬的功能,并能像導線一樣導電,當溫度低到一定程度時,它甚至可以變成超導體。澳大利亞的科學家應用這種材料參照工業標準制作了電阻溫度計,與同類型的鉑電阻溫度計對比測試時,導電材料制作電阻溫度計顯示了更優越的性能,這種薄膜的導電性可以進行精確的調整或設定,而且這種新材料可以利用現有的微電子工業常用的設備制造出來。相比傳統的高分子半導體材料,這種新材料抗氧化能力提高了很多。
  
  加強合作拓展市場
  
  鑒于導電塑料在諸多高新技術領域的具有獨特的優勢,導電塑料不僅在抗靜電添加劑、計算機抗電磁屏幕和智能窗等方面的應用已有快速的發展,而且在發光二極管、太陽能電池、移動電話、微型電視屏幕乃至生命科學研究等領域,在我國也將有廣闊的應用前景。此外,導電塑料和納米技術的結合,還將對分子電子學的迅速發展起到推動作用。于建表示,在許多領域,高分子材料替代金屬材料是大勢所趨,隨著技術的進步與產品的成熟,我國導電塑料的市場將規模日益增長。
  
  目前,我國有一些大學和科研院所從事導電塑料的研究,但多數以基礎理論研究為主,而現有的生產企業多數從事的是低檔的抗靜電塑料的生產,高技術含量、高附加值的導電塑料的生產鮮有問津??蒲性核c生產企業間沒有建立起良好的合作關系、形成有效的合作模式,總體上講,我國在這一領域的研發和生產還處于一盤散沙的局面。
  
  對此,王文廣表示,他們組織召開本次研討會開創了國內外專業導電、抗靜電會議先河,填補了同類會議的歷史空白。其目的就是要將導電塑料上下游的相關單位匯集到一起,加強業界的溝通與合作,齊心協力解決導電塑料行業面臨的技術、生產、市場、應用等共性問題。他還透露,與會的代表一致認為召開這樣的會議十分必要,希望每年都有這樣的會議舉行,以促進本行業的發展。
  
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