一, Các gen trong sợi tự nhiên hấp thụ độ ẩm: từ cấu trúc vật lý của chúng đến cách chúng phản ứng với môi trường
Bột giấy đúc được tạo ra từ sợi thực vật tự nhiên bao gồm bã mía, giấy thải và sợi tre. Cấu trúc sợi mạng ba chiều-của nó mang lại cho nó những đặc tính đặc biệt giúp nó hấp thụ độ ẩm. Có rất nhiều nhóm phân cực trên bề mặt sợi, như nhóm hydroxyl (-OH). Các nhóm này có thể thiết lập liên kết hydro với các phân tử nước và tích cực hấp thụ độ ẩm từ không khí khi không khí ẩm. Dữ liệu thực nghiệm chỉ ra rằng việc đúc bột giấy tự nhiên chưa qua xử lý có thể đạt tỷ lệ hấp thụ độ ẩm là 12,3% trong vòng 24 giờ ở điều kiện độ ẩm 90%, dẫn đến giảm 65% độ bền vật liệu. Đặc điểm này từng khiến nó khó sử dụng trong bao bì điện tử.
Những mối nguy hiểm có thể xảy ra do hút ẩm đối với hàng điện tử:
Ăn mòn các bộ phận: Khi độ ẩm trên 60%, các điểm tiếp xúc kim loại có thể bị oxy hóa khiến điểm tiếp xúc không tốt.
Tích tụ tĩnh điện: Khi sợi hấp thụ độ ẩm, điện trở bề mặt của chúng giảm xuống, điều này có thể dẫn đến sự cố phóng tĩnh điện (ESD).
Hỏng cấu trúc: Khi đệm đệm hấp thụ độ ẩm, nó sẽ thay đổi hình dạng, khiến nó kém hiệu quả trong việc bảo vệ chống động đất khi di chuyển.
2, Đột phá về công nghệ: chuyển từ hút ẩm thụ động sang ngăn chặn chủ động
Ngành này đã xây dựng một hệ thống-chống ẩm{1}}ba chiều để ngăn hơi ẩm xâm nhập. Điều này được thực hiện bằng ba phương pháp chính: thay đổi vật liệu, đưa ra các quy trình mới và cải tiến cấu trúc.
1. Sự biến đổi kỵ nước của sợi: hàng rào chống thấm ở cấp độ phân tử
Công nghệ ghép hóa học bổ sung các nhóm kỵ nước, bao gồm chuỗi fluorocarbon và siloxan, vào bề mặt sợi. Điều này ngăn các phân tử nước bám vào các nhóm hydroxyl. Ví dụ, một công ty sản xuất máy lọc nhựa giấy có thể thay đổi góc tiếp xúc bề mặt của sợi từ 0 độ đến 120 độ. Tỷ lệ hấp thụ độ ẩm giảm từ 12,3% xuống 4,5% sau khi ở trong phòng có độ ẩm 90% trong 24 giờ, trong khi tỷ lệ duy trì độ bền tăng từ 35% lên 85%. Phương pháp này đã được sử dụng để đóng gói pin Huawei Mate 60. Bằng cách thêm chất bổ sung vào miếng dán, bao bì bên trong đã đạt được xếp hạng chống nước IPX3.
2. Công nghệ phủ nano: “áo giáp vô hình” bảo vệ bề mặt
Bề mặt bột giấy đúc được phủ một lớp kỵ nước nano bằng kỹ thuật phun plasma hoặc gel sol. Ví dụ, bao bì của Apple iPhone 15 có lớp phủ kỵ nước nano với chất dẫn điện màu đen carbon. Lớp phủ này không chỉ bảo vệ chống tĩnh điện với điện trở bề mặt nhỏ hơn 10 ⁹ Ω mà còn giúp điện thoại chống nước ở cấp độ IPX4 với góc tiếp xúc 150 độ. Lớp phủ này có thể chịu được ma sát hơn 500 lần so với lớp phủ bề mặt tiêu chuẩn (<100 times).
3. Thiết kế tối ưu hóa cấu trúc: “Kiểm soát môi trường vi mô” để kiểm soát độ ẩm
Sử dụng các công cụ mô phỏng để cải thiện cấu trúc đóng gói, đồng thời thêm các lỗ và khoang thoáng khí để hút ẩm ở những nơi quan trọng. Ví dụ: bao bì cho các trạm sạc Tesla có cấu trúc đúc bột giấy hai lớp. Lớp bên ngoài được gia cố bằng sợi dẫn điện để bảo vệ khỏi va đập, còn lớp bên trong có các kênh thoáng khí hình tổ ong-và chất hút ẩm silicon để giữ độ ẩm bên trong bao bì ở mức 40% đến 50%, đáp ứng yêu cầu về mức bảo vệ IP65.
3, Ứng dụng công nghiệp: thử nghiệm kịch bản hoàn chỉnh từ điện tử tiêu dùng đến thiết bị công nghiệp
Công nghệ chống ẩm-của bột giấy đúc đã được áp dụng vào nhiều bộ phận của chuỗi công nghiệp điện tử. Độ bền của nó đã được chứng minh qua thử nghiệm nghiêm ngặt và các ví dụ thực tế-.
1. Điện tử tiêu dùng: “lá chắn bảo vệ” cho những bộ phận cần độ chính xác cao
Bao bì điện thoại di động: Mô-đun máy ảnh của một thương hiệu bị trầy xước do hấp phụ tĩnh điện, khiến công ty thiệt hại hơn 8 triệu nhân dân tệ mỗi năm. Sau khi sử dụng sợi dẫn điện than chì/cacbon đen 4:3, điện trở bề mặt giảm xuống 10 ⁴ Ω và hiệu suất của sản phẩm tăng từ 92% lên 98,5%.
Bao bì cho tai nghe: Bao bì cấy ghép ốc tai điện tử được làm bằng bột giấy vừa kháng khuẩn vừa chống{0}}tĩnh điện, có điện trở bề mặt < 10 ΩΩ và được phủ các ion nano bạc. Nó có thể được giữ ở nơi có độ ẩm 85% trong 72 giờ mà không bị mất khả năng làm việc.
2. Thiết bị công nghiệp: “pháo đài địa chấn” cho các chi tiết lớn
Tesla sử dụng phương pháp đúc bột giấy chống ẩm-để đóng gói cọc sạc và đã vượt qua thử nghiệm vận chuyển ISTA 3A. Các bộ phận bên trong không bị rỉ sét và kết cấu không bị thay đổi hình dạng sau khi vận chuyển 1000 km trong môi trường độ ẩm 90%.
Đóng gói máy chủ: Bao bì máy chủ Lenovo ThinkSystem sử dụng công nghệ đúc hấp phụ chân không. Độ dày thành ổn định trong khoảng 0,1mm và bao bì có thẻ cảm biến độ ẩm để theo dõi độ ẩm trong quá trình vận chuyển.
3. Điện tử y tế: “người bảo vệ” nơi sạch sẽ
Bao bì bơm insulin của Medtronic được làm bằng vật liệu chống ẩm-có nguồn gốc sinh học và đã đạt được chứng nhận y tế ISO 13485. Nó có thể được giữ ở nơi có độ ẩm 75% trong 30 ngày và độ ẩm bên trong bao bì không thay đổi quá 5% để giữ cho thiết bị được vô trùng.
