• bbb

מבוא קצר לריפוי עצמי של קבלי סרט מתכת (1)

היתרון הגדול ביותר של קבלי סרט אורגנו-מתכתי הוא שהם מרפאים את עצמם, מה שהופך את הקבלים הללו לאחד הקבלים הצומחים ביותר כיום.

ישנם שני מנגנונים שונים לריפוי עצמי של קבלי סרט מתכת: האחד הוא ריפוי עצמי של פריקה;השני הוא ריפוי עצמי אלקטרוכימי.הראשון מתרחש במתח גבוה יותר, ולכן הוא מכונה גם ריפוי עצמי במתח גבוה;מכיוון שהאחרון מתרחש גם במתח נמוך מאוד, הוא מכונה לעתים קרובות ריפוי עצמי במתח נמוך.

 

פריקה ריפוי עצמי

כדי להמחיש את מנגנון הריפוי העצמי של פריקה, נניח שיש פגם בסרט האורגני בין שתי אלקטרודות מתכתיות עם התנגדות של R. בהתאם לאופי הפגם, ייתכן שמדובר בפגם מתכתי, מוליך למחצה או פגם גרוע. פגם מבודד.ברור שכאשר הפגם הוא אחד מהראשונים, הקבל יפרק את עצמו במתח נמוך.רק במקרה האחרון מה שנקרא פריקת מתח גבוה מרפאת את עצמה.

תהליך הריפוי העצמי של פריקה הוא שמיד לאחר הפעלת מתח V על קבל סרט מתכת, זרם אוהם I=V/R עובר דרך הפגם.לכן, צפיפות הזרם J=V/Rπr2 זורמת דרך האלקטרודה המתכתית, כלומר, ככל שהאזור קרוב יותר לפגם (ככל ש-r קטן יותר) וצפיפות הזרם שלו גבוהה יותר בתוך האלקטרודה המתכתית.עקב חום הג'ול הנגרם על ידי צריכת החשמל של הפגם W=(V2/R)r, ההתנגדות R של מוליך למחצה או פגם בידוד יורדת באופן אקספוננציאלי.לכן, הזרם I וצריכת החשמל W גדלים במהירות, כתוצאה מכך, צפיפות הזרם J1= J=V/πr12 עולה בחדות באזור שבו האלקטרודה המתכתית קרובה מאוד לפגם, וחום הג'ול שלה יכול להמיס את המתכת. שכבה באזור, מה שגורם לקשת בין האלקטרודות לעוף כאן.הקשת מתאדה במהירות וזורקת את המתכת המותכת, ויוצרת אזור בידוד מבודד ללא שכבת מתכת.הקשת נכבית והריפוי עצמי מושג.

בשל חום הג'ול והקשת הנוצרים בתהליך הריפוי העצמי של פריקה, הדיאלקטרי סביב הפגם ואזור בידוד הבידוד של המשטח הדיאלקטרי ניזוק בהכרח מנזק תרמי וחשמלי, ובכך פירוק כימי, גיזוז ופחמול, ואף נוצר נזק מכני.

 

מהאמור לעיל, על מנת להשיג ריפוי עצמי של פריקה מושלמת, יש צורך להבטיח סביבה מקומית מתאימה סביב הפגם, ולכן יש לייעל את העיצוב של קבל הסרט האורגני המתכתי על מנת להשיג מדיום סביר סביב פגם, עובי מתאים של השכבה המתכתית, סביבה הרמטית ומתח וקיבולת ליבה מתאימים.מה שנקרא ריפוי עצמי של פריקה מושלמת הוא: זמן הריפוי העצמי קצר מאוד, אנרגיית הריפוי העצמית קטנה, בידוד מצוין של פגמים, אין נזק לדיאלקטרי שמסביב.על מנת להגיע לריפוי עצמי טוב, על המולקולות של הסרט האורגני להכיל יחס נמוך של אטומי פחמן למימן וכמות מתונה של חמצן, כך שכאשר מתרחש פירוק מולקולות הסרט בפריקה המתרפאת העצמית, אין פחמן מיוצר ולא מתרחשת שקיעת פחמן כדי למנוע היווצרות של נתיבים מוליכים חדשים, אלא CO2, CO, CH4, C2H2 וגזים אחרים מיוצרים כדי לכבות את הקשת עם עלייה חדה בגז.
על מנת להבטיח שהמדיה סביב הפגם לא תיפגע בעת ריפוי עצמי, אנרגיית הריפוי העצמית לא צריכה להיות גדולה מדי, אך גם לא קטנה מדי, על מנת להסיר את שכבת המתכת מסביב לפגם, היווצרות בידוד אזור (התנגדות גבוהה), הפגם יהיה מבודד, כדי להשיג ריפוי עצמי.ברור שאנרגיית הריפוי העצמית הנדרשת קשורה קשר הדוק למתכת של שכבת המתכת, לעובי ולסביבה.לכן, על מנת להפחית את אנרגיית הריפוי העצמי ולהשיג ריפוי עצמי טוב, מתבצעת מתכת של סרטים אורגניים עם מתכות בנקודת התכה נמוכה. בנוסף, שכבת המתכת לא צריכה להיות עבה ודקה בצורה לא אחידה, במיוחד כדי למנוע שריטות, אחרת , אזור בידוד הבידוד יהפוך לסניף ולא יצליח להשיג ריפוי עצמי טוב.קבלי CRE משתמשים כולם בסרטים רגילים, ובמקביל בניהול קפדני של בדיקת חומרים נכנסים, חוסמים סרטים פגומים בדלת, כך שאיכות סרטי הקבלים מובטחת במלואה.

 

בנוסף לריפוי עצמי של פריקה, יש עוד אחד, שהוא ריפוי עצמי אלקטרוכימי.הבה נדון במנגנון זה במאמר הבא.


זמן פרסום: 18-2-2022

שלח לנו את הודעתך: