Проводит ли пластик электричество: Проводит Ли Пластик Электричество?

Содержание

НОБЕЛЕВСКИЕ ПРЕМИИ 2000 ГОДА. ПЛАСТИК ПРОВОДИТ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

Алан Мак-Диамид.

Хидеки Шикава.

Молекула полиацетилена имеет форму цепочки углеродных атомов (черные шарики), соединенные одинарными и двойными связями друг с другом и одинарными – с атомами водорода (светлые шарики).

Когда в молекулу встраиваются дополнительные протоны (шарики сбоку), в цепочке возникает распределенный положительный заряд.

‹

›

Всем известно, что пластические материалы электричества не проводят. Из них делают покрытие проводов и кабелей, монтажные панели для электронных схем и другие изоляторы. Однако модифицированные пластики оказались способными проводить электричество. Химики Алан Хигер, директор Института полимеров и твердых органических соединений Калифорнийского университета, г. Санта-Барбара, Алан Мак-Диамид, профессор Пенсильванского университета, США, и Хидеки Шикава, профессор Института материаловедения, г.

Цукуба, Япония, были удостоены Нобелевской премии по химии за 2000 год за открытие и совершенствование проводящих полимеров.

Пластики представляют собой полимеры, молекулы которых вытянуты в цепочки. В полимере, способном проводить электрический ток, имеются атомы углерода, соединенные попеременно двойными и одинарными связями. В каждой из этих связей имеется либо лишний электрон, либо вакансия – отсутствующий электрон. Когда к молекуле подсоединяются дополнительные изотопы, вакансии и электроны получают возможность двигаться в противоположных направлениях вдоль молекулы полимера – возникает электрический ток.

Исследования, начатые в конце семидесятых годов Хигером, Мак-Диамидом и Шикавой, довольно быстро привели к созданию целого класса проводящих полимеров, уже нашедших широкое применение в технике, физике и химии. Из них делают фото- и кинопленки, покрытия экранов телевизоров и компьютерных мониторов (они не электризуются и перестают собирать пыль), оконные стекла, задерживающие слишком яркий солнечный свет.

Полимеры, имеющие свойства полупроводников, уже применяются в светодиодах, солнечных батареях, дисплеях мобильных телефонов, портативных компьютеров и телевизоров.

Достижения в области химии проводящих полимеров вызовут бурное развитие молекулярной электроники. В перспективе транзисторы и другие элементы электронных схем будут уменьшены до размеров отдельных молекул. Это позволит сильно увеличить их быстродействие и собрать мощный компьютер в объеме наручных часов.

комиксы, гиф анимация, видео, лучший интеллектуальный юмор.

Пластик плохо проводит ток — это всем известно. В конце концов именно пластик часто используют в качестве изоляции. Тем не менее представьте, как здорово бы было, если бы всё было наоборот? И это, похоже, произошло: учёные говорят, что им удалось получить новый пластик, проводимость которого не уступает проводимости металлов.

Впрочем, конечно, без металла не обошлось: исследователи положили тонкую металлическую полоску на пластмассовую подложку и с помощью ионного луча получили полимерный материал, который проводил электричество.

Таким образом, учёные обнаружили метод, который позволит производить дешёвые, сильные гибкие и при этом проводящие пластиковые плёнки.
По словам одного из авторов открытия, профессора Пола Мередита из Университета Куинсленда, команда исследователей использовала ионный луч, чтобы изменить свойства пластиковой плёнки так, чтобы она проводила электричество. Также этот материал, будучи охлаждённым до достаточно низкой температуры, может служить даже сверхпроводником.
Другой участник исследования, профессор Адам Миколич, поясняет, что материал обладает всеми свойствами полимеров — такими, как гибкость, прочность и доступность. То, что большая часть современных проводящих ток материалов не обладают такими свойствами, делает новый ещё более важным изобретением.

Подробнее

geek,Прикольные гаджеты. Научный, инженерный и айтишный юмор,tech,hi tech,пластиковый поводник,песочница

Еще на тему

geek(14283)

электричество + PLA, ABS

vflerii
Загрузка

24.

12.2018

1294

Вопросы и ответы

Доброго времени, друзья, такой вопрос. Можно (безопасно) ли использовать пластики ABS и PLA для печати корпусов тройников электро розеток?

Ответы на вопросы

Классификация материалов по отношению к способности проводить электрический ток

При появлении в нашей жизни электричества, мало кто знал о его свойствах и параметрах, и в качестве проводников использовали различные материалы, было заметно, что при одной и той же величине напряжения источника тока на потребителе было разное значение напряжения. Было понятно, что на это влияет вид материала применяемого в качестве проводника. Когда ученные занялись вопросом по изучению этой проблемы они пришли к выводу, что в материале носителями заряда являются электроны. И способность проводить электрический ток обосабливается наличием свободных электронов в материале. Было выяснено, что у некоторых материалов этих электронов большое количество, а у других их вообще нет. Таким образом существуют материалы, которые хорошо проводят электрический ток, а некоторые не обладают такой способностью.
Исходя из всего выше сказанного, все материалы поделились на три группы:

проводники;
полупроводники;
диэлектрики;

Каждая из групп нашла широкое применение в электротехнике.

Проводники

Проводниками являются материалы, которые хорошо проводят электрический ток, их применяют для изготовления проводов, кабельной продукции, контактных групп, обмоток, шин, токопроводящих жил и дорожек. Подавляющее большинство электрических устройств и аппаратов выполнена на основе проводниковых материалов. Мало того, скажу, что вся электроэнергетика не могла б существовать не будь этих веществ. В группу проводников входят все металлы, некоторые жидкости и газы.

Так же стоит упомянуть, что среди проводников есть супер проводники, сопротивление которых практически равно нулю, такие материалы очень редки и дороги. И проводники с высоким сопротивлением — вольфрам, молибден, нихром и т.д. Такие материалы используют для изготовления резисторов, нагревательных элементов и спиралей осветительных ламп.

Но львиная доля в электротехнической сфере принадлежит рядовым проводникам: медь, серебро, алюминий, сталь, различные сплавы этих металлов. Эти материалы нашли самое широкое и огромное применение в электротехнике, особенно это касается меди и алюминия, так как они сравнительно дешевы, и их применение в качестве проводников электрического тока наиболее целесообразно. Даже медь ограничена в своем использовании, её применяют в качестве обмоточных проводов, многожильных кабелях, и более ответственных устройствах, еще реже встречаются медные шинопроводы. А вот алюминий считается королем среди проводников электрического тока, пускай он обладает более высоким удельным сопротивлением чем медь, но это компенсируется его весьма низкой стоимостью и устойчивостью к коррозии.

Он широко применяется в электроснабжении, в кабельной продукции, в воздушных линиях, шинопроводах, обычных проводах и т.д.

Полупроводники

Полупроводники, что-то среднее между проводниками и полупроводниками. Главной их особенностью является их зависимость проводить электрический ток от внешних условий. Ключевым условием является, наличие различных примесей в материале, которые как раз-таки обеспечивают возможность проводить электрический ток. Так же при определенной компоновку двух полупроводниковых материалов. На основе этих материалов на данный момент, произведено множество полупроводниковых устройств: диоды, светодиоды, транзисторы, семисторы, тиристоры, стабисторы, различные микросхемы. Существует целая наука, посвященная полупроводникам и устройствам на их основе: электронная техника. Все компьютеры, мобильные устройства. Да что там говорить, практически вся наша техника содержит в себе полупроводниковые элементы.

К полупроводниковым материалам относят: кремний, германий, графит, графен, индий и т.д.

Диэлектрики

Ну и последняя группа материалов, это диэлектрики, вещества не способные проводить электрический ток. К таким материалам относят: дерево, бумага, воздух, масло, керамика, стекло, пластмассы, полиэтилен, поливинилхлорид, резина и т.д. Диэлектрики получили широкое применение благодаря своим качествам. Их применяют в качестве изолирующего материала. Они предохраняют соприкосновение двух токоведущих частей, не допускают прямого прикосновения человека с этими частями. Роль диэлектриком в электротехнике не менее важна чем роль проводников, так как обеспечивают стабильную, безопасную работу всех электротехнических и электронных устройств. У всех диэлектриков существует предел, до которого они не способны проводить электрический ток, его называют пробивным напряжением. Это такой показатель, при котором диэлектрик начинает пропускать электрический ток, при этом происходит выделение тепла и разрушение самого диэлектрика. Это значение пробивного напряжения для каждого диэлектрического материала разное и приведено в справочных материалах. Чем он выше, тем лучше, надежней считается диэлектрик.

Параметром, характеризующим способность проводить электрический ток является удельное сопротивление R, единица измерения [Ом] и проводимость, величина обратная сопротивлению. Чем выше этот параметр, тем хуже материал проводит электрический ток. У проводников он равен от нескольких десятых, до сотен Ом. У диэлектриков сопротивление достигает десятков миллионов ом.

Все три вида материалов нашли широкое применение в электроэнергетике и электротехнике. А так же тесно взаимосвязаны друг с другом.

Физика 8 класс. Проводники и диэлектрики. Электрический ток в металлах и электролитах :: Класс!ная физика

Физика 8 класс. ПРОВОДНИКИ И ДИЭЛЕКТРИКИ

Проводник – это тело, внутри которого содержится достаточное количество свободных электрических зарядов, способных перемещаться под действием электрического поля.
В проводниках возможно возникновение электрического тока под действием приложенного электрического поля.
Все металлы, растворы солей и кислот, влажная почва, тела людей и животных – хорошие проводники электрических зарядов.

___

Изолятор ( или диэлектрик ) – тело не содержащее внутри свободные электрические заряды.
В изоляторах электрический ток невозможен.
К диэлектрикам можно отнести – стекло, пластик, резину, картон, воздух. тела изготовленные из диэлектриков называют изоляторами.
Абсолютно непроводящая жидкость – дистиллированная, т.е. очищенная вода,
(любая другая вода (водопроводная или морская) содержит какое-то количество примесей и является проводником)

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В МЕТАЛЛАХ

В металле всегда существует большое количество свободных электронов.
Электрический ток в металлических проводниках — это упорядоченное движение свободных электронов под действием электрического поля, создаваемого источником тока.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ЖИДКОСТЯХ

Электрический ток могут проводить растворы солей и кислот, а также обычная вода ( кроме дистиллированной).
Раствор, способный проводить электрический ток, называется электролитом.
В растворе молекулы растворяемого вещества под действием растворителя превращаются в положительные и отрицательные ионы. Ионы под действием приложенного к раствору электрического поля могут перемещаться: отрицательные ионы – к положительному электроду, положительные ионы – к отрицательному электроду.
В электролите возникает электрический ток.
При прохождении тока через электролит на электродах выделяются чистые вещества, содержавшиеся в растворе. Это явление называется электролизом.
В результате действие электрического тока в электролите происходят необратимые химические изменения, и для дальнейшего поддержания электрического тока его необходимо заменить на новый.

ИНТЕРЕСНО …

В 17 веке после того как Уильям Гильберт установил, что многие тела обладают способностью электризоваться при их натирании, в науке считалось, что все тела по отношению к электризации делятся на два вида: на способные электризоваться при трении, и на тела, не электризующиеся при трении.
Только в первой половине 18 века было установлено, что некоторые тела обладают, кроме того, способностью распространять электричество. Первые опыты в этом направлении были проведены английским физиком Греем. В 1729 г. Грей открыл явление электрической проводимости. Он установил, что электричество способно передаваться от одних тел к другим по металлической проволоке. По шелковой же нити электричество не распространялось. Именно Грей разделил вещества на проводники и непроводники электричества. Только в 1739г. было окончательно установлено, что все тела следует делить на проводники и диэлектрики.
___

К началу 19 века стало известно, что разряд электрических рыб проходит через металлы, но не проходит через стекло и воздух.

ЗНАЕШЬ ЛИ ТЫ ?

Гальваностегия.

Покрытие предметов слоем металла при помощи электролиза называется гальваностегией. Металлизировать можно не только металлические предметы, но и предметы из дерева, листья растений, кружева, мертвых насекомых. Сначала надо сделать эти предметы жесткими, а для этого подержать их некоторое время в расплавленном воске.
Затем равномерно покрыть слоем графита ( например, потерев карандашным грифелем), чтобы сделать их проводящими и опустить в качестве электрода в гальваническую ванну с электролитом, пропуская через него некоторое время эл. ток. Через какое-то время на этом электроде выделится металл, содержащийся в растворе, и равномерно покроет предмет.

Археологические раскопки, относящиеся к временам Парфянского царства, позволяют допустить,
что уже две тысячи лет тому назад производилось гальваническое золочение и серебрение изделий!
Об этом говорят и находки, сделанные в гробницах египетских фараонов.

Устали? – Отдыхаем!

Создан материал, который проводит электричество, но не нагревается

Хорошо известно, что различного рода металлы, способные проводить электричество, в то же время довольно сильно нагреваются. Это обусловлено целым рядом химических и физических свойств материалов, но электро- и теплопроводность почти всегда «идут рука об руку». Однако, как мы знаем, в нашем мире нет ничего ничего не возможного. Например, как передает редакция издания Sciencealert, группа исследователей из лаборатории Университета Беркли (США) смогла создать металл, который отлично проводит электричество, но при это не нагревается.

Создан материал, нарушающий физические законы?

Какой металл обладает уникальными свойствами?

Как сообщают ученые, новый металл (а точнее соединение металла), что проводит электричество, не проводя тепла бросает вызов нашему нынешнему пониманию того, как работают проводники. Так как само его наличие противоречит тому, что называется законом Видемана-Франца. Если не вдаваться в подробности, то данный физический закон утверждает, что хорошие проводники электричества также будут пропорционально хорошими проводниками тепла. Этим объясняется, например, то, что приборы, использующие для своей работы электричество, со временем нагреваются. Но не будем больше оттягивать интригу. Команда ученых из США показала, что данное явление не наблюдается в оксиде ванадия, который обладает странной способностью «переключаться» с материала, являющегося изолятором, на проводящий металл при температуре 67 градусов Цельсия.

Это было совершенно неожиданное открытие, — сказал ведущий исследователь Джункуао Ву из отдела материаловедения Лаборатории Беркли. Это открытие имеет фундаментальное значение для понимания основного принципа работы новых проводников. Новое неожиданное свойство не только изменяет то, что мы знаем о проводниках, но и может быть невероятно полезным. Например, металл однажды может быть использован для преобразования отработанного тепла от двигателей и приборов обратно в электричество.

Так что никаких физических законов оксид ванадия не нарушает. Стоит заметить, что исследователи уже знали о нескольких других материалах, которые проводят электричество лучше, чем тепло, но они проявляют эти свойства только при температурах ниже нуля, что делает их крайне непрактичными для применения в реальной жизни. Оксид ванадия, с другой стороны, обычно является только проводником электричества при плюсовых температурах выше комнатной температуры, что означает, что он имеет быть намного более практичным. Чтобы открыть это странное свойство, команда изучила, как электроны движутся в кристаллической решетке оксида ванадия, а также то, сколько тепла в этот момент генерируется.

Удивительно, но они обнаружили, что теплопроводность, которую можно было бы приписать электронам в материале, была в 10 раз меньше той величины, которая предсказывалась законом Видемана-Франца. Причина этого, по-видимому, заключается в способе перемещения электронов через материал.

Электроны двигаются синхронно друг с другом. Как жидкость, а не как отдельные частицы, что наблюдается в обычных металлах. Для электронов теплопроводность — это случайное движение. Обычные металлы переносят тепло эффективно, потому что существует много различных возможных микроскопических конфигураций поведения электронов и они могут хаотично перемещаться. А вот скоординированное движение электронов в диоксиде ванадия наносит ущерб теплопередаче, поскольку существует меньше «возможностей для движения». При этом электропроводность в данном случае не страдает.

Интересно, что когда исследователи смешали оксид ванадия с другими металлами, они смогли «настроить» количество электричества и тепла, которое он может проводить, что может быть невероятно полезно для будущих применений. Например, когда эксперты добавили металл под названием вольфрам к оксиду ванадия, они сделали его лучшим теплопроводником. Хотите узнать больше новостей из мира высоких технологий? Подписывайтесь на нас в Яндекс.Дзен.

Читайте также: Разработан «складной металл». Как он поможет улучшить робототехнику

Настраивая таким образом теплопроводность, материал может эффективно применяться для автоматического рассеивания тепла в жаркое лето, потому что он будет иметь высокую теплопроводность, но предотвращать его потерю в холодную зиму из-за низкой теплопроводности при более низких температурах.

Если воздух не может проводить электричество, как может произойти молния?

В дополнение к другим ответам, здесь есть представление на атомном уровне.

В молекулах воздуха атомы, составляющие молекулы, имеют валентные электроны, которые соединяются, образуя молекулы. Внешняя оболочка изначально не полна электронов, но будет заполнена, когда такие атомы «делятся» электронами.

Электроны могут иметь разные уровни энергии – или энергетические состояния . Многие очень близкие государства составляют группу . Зона, в которой находятся валентные электроны, когда они связаны в молекуле, называется валентной зоной .

Эта группа полна. Нет места для большего количества электронов. (Принцип исключения запрещает двум электронам занимать одно и то же состояние, поэтому, поскольку во всех состояниях есть электрон, полоса заполнена). Никакие электроны не могут перемещаться из одного состояния в другое в пределах этой полосы, поскольку никакие состояния не пусты. (Принцип исключения также объясняет, почему обычно в реакциях важна только внешняя оболочка – внутренние оболочки уже заполнены.)

Теперь, если один электрон может подпрыгнуть на энергетическом уровне – вплоть до другой полосы – тогда в этой новой полосе все остальные состояния свободны и не заняты. Этот электрон может почти свободно перемещаться из одного состояния в другое в пределах этой полосы, и для его перемещения практически не требуется сила или энергия. Эта полоса называется зоной проводимости .

Если в зоне проводимости есть электроны, этот материал может проводить ток.

Очень хорошие проводники имеют зону проводимости и валентную зону, которые почти перекрываются.
У очень хороших изоляторов полосы находятся далеко друг от друга – между ними имеется большая запрещенная зона .

Чтобы электроны могли перемещаться в зону проводимости в изоляционном материале, им необходимо добавить достаточно энергии, равной ширине запрещенной зоны. Е грамм Е грамм двигаться туда. Насколько я помню, энергетический разрыв составляет около 5 е V 5 е В для обычного изолятора, чтобы переместить один электрон там. Это большое количество энергии, которое применяется очень редко; например, во время грозы, где создаются огромные потенциальные различия.

Затем электроны перемещаются вверх и «освобождаются» от своих фиксированных положений с атомом. Атомы теперь ионизированы . Тогда молния может случиться в изоляторе, таком как воздух, который внезапно становится проводящим.

Какие материалы проводят электричество? – Scientific American

Ключевые концепции
Электричество
Дирижер
Изолятор

Введение
Электричество питает многие устройства, которые вы используете каждый день. Эти устройства состоят из схем, от очень простых (например, лампа с одной лампочкой) до очень сложных (например, в компьютере). Попробуйте этот проект, чтобы построить свою собственную простую схему и использовать ее, чтобы проверить, какие обычные домашние материалы проводят электричество.

Фон
Вы, наверное, часто слышите слово «электричество», но что оно означает на самом деле? В повседневном использовании электричество обычно относится к электрически заряженным частицам (называемым электронами), движущимся по металлическим проводам. Поток электричества называется током. Металлы, как правило, очень хорошие проводники, что означает, что они легко пропускают ток. Материалы, которые не пропускают ток, называются изоляторами. Большинство неметаллических материалов, таких как пластик, дерево и резина, являются изоляторами.Вы заметите это, если когда-нибудь подключили что-нибудь к розетке. Штыри на вилке и провод внутри шнура металлические, но они окружены пластиковой или резиновой изоляцией, поэтому вы не получите удара током при прикосновении к шнуру!

Электричество требует полного «контура» для прохождения тока. Это называется замкнутым контуром. Вот почему настенные розетки имеют два контакта, а батареи имеют два конца (положительный и отрицательный), а не один. Вы подключаете их обоих к цепи, и это создает полный цикл.Если контур вообще разорван, он становится разомкнутым, и ток не течет.

В этом проекте вы построите свою простую схему, разобрав фонарик (разумеется, с разрешения). Вы будете использовать свою схему в качестве тестера, чтобы определить, являются ли домашние материалы проводниками или изоляторами. Когда вы подключаете цепь к проводнику, вы создаете замкнутую цепь и лампочка фонарика включается. Если вы подключите цепь к изолятору, у вас все равно будет разрыв, поэтому лампочка останется выключенной.

Материалы

Фонарик (разборный)
Батарейки для фонарика
Три куска провода, которые можно разрезать и зачистить (дополнительную информацию см. В разделе «Процедура»).
Линейка с метрическими размерами
Изолента (и / или резинки)
Ножницы или нож (и помощь взрослого)
Ассортимент металлических и неметаллических бытовых материалов, которые можно проверить в вашей схеме

Подготовка

Для этого проекта вам понадобится три куска провода от старого электронного устройства.У вас может быть ящик для мусора, полный старых зарядных устройств для сотовых телефонов – они отлично подойдут. Вы также можете приобрести проволоку в хозяйственных магазинах или в магазинах для рукоделия.
Отрежьте три куска проволоки длиной не менее 10 сантиметров каждый.
Попросите взрослого использовать ножницы или острый нож, чтобы срезать примерно один сантиметр изоляции с концов каждого провода, обнажив металл внутри. (Для этого также существует специальный инструмент, называемый устройством для зачистки проводов. Вы или взрослый можете использовать их, если они есть.)
Разберите фонарик. Удалите батарейки. Если есть возможность, открутите “головку” (ту часть, которая держит лампочку) и снимите тумблер. Большинство фонарей можно легко разобрать вручную, но для этого вам может потребоваться другой инструмент (например, отвертка) и / или помощь взрослого.
Осторожно: Электричество от розеток очень опасно и может быть смертельно опасным. Никогда не разрезайте провод и не открывайте электронное устройство, подключенное к розетке.

Процедура

Осмотрите фонарик изнутри и попытайтесь проследить цепь. Помните, что электричество требует протекания замкнутого контура. Схема в фонарике обычно идет от одного конца батарейного отсека через переключатель включения / выключения, затем через лампочку и обратно к другому концу батарейного отсека. Вы можете найти схему?
Ваша первая цель – подключить батарейный отсек к лампочке двумя проводами.Возможно, вам придется немного повозиться – не все фонарики одинаковы. Сложно ли создать свой новый замкнутый контур?
Батарейный отсек должен иметь положительный (+) и отрицательный (-) полюс. Изолентой прикрепите один конец провода к металлическим частям на каждом конце батарейного отсека. Обязательно плотно прижмите провода, чтобы они хорошо соприкасались. ( Совет: Если батарейки просто входят в корпус фонаря, а не удерживаются на месте зажимами или пружинами, используйте резиновые ленты, чтобы удерживать их вместе встык. когда вы снимаете их с фонарика.)
Теперь найдите два металлических контакта на корпусе лампы и соедините другие концы проводов с изолентой. Совет: Иногда вся внутренняя часть корпуса фонаря металлическая, и это служит одним из контактов. Удалось ли создать цепь и заставить лампочку загореться?
Если вы правильно установили контакты, то лампочка должна загореться. Если лампочка не горит, не волнуйтесь! Вы можете проверить несколько вещей:
У вас может быть светодиодный фонарик.LED означает светоизлучающий диод. Светодиод – это особый тип лампочки, которая действует как односторонний клапан для электричества. Он загорается только тогда, когда его положительная (+) и отрицательная (-) стороны подключены правильно. Попробуйте изменить способ подключения двух проводов к аккумуляторной батарее и посмотрите, загорается ли он.
Другая причина, по которой у вас может не светиться свет, заключается в том, что ваши провода могут плохо контактировать с металлом в цепи фонарика. Попробуйте зажать точки контакта пальцами или используйте что-нибудь, например, миниатюрные прищепки или зажимы для бумаг, чтобы сжать соединения.
Теперь у вас должна быть рабочая цепь. По сути, вы вынули батарею и лампочку из корпуса фонарика и воссоздали схему, используя два провода. Вы можете использовать эту схему для проверки электропроводности бытовых материалов, добавив третий провод.
Отсоедините провод от одного конца аккумуляторной батареи. Это создает разрыв цепи, и ваша лампочка должна погаснуть.
Приклейте один конец третьего провода к этому концу аккумуляторной батареи. Теперь ваша схема должна состоять из трех проводов, два из которых имеют свободные концы.
Соедините два свободных конца проводов вместе. Это должно снова создать замкнутую цепь, и ваша лампочка должна включиться.
Проверьте, являются ли материалы проводящими, прикоснувшись к ним обоими свободными концами провода одновременно.
Что произойдет, если вы прикоснетесь к металлическим предметам, например, к скрепкам или алюминиевой фольге? Если лампочка загорается, означает ли это, что материал является проводником или изолятором?
Что произойдет, если вы прикоснетесь к неметаллическим предметам, таким как дерево, пластик или резина? Лампа горит или не горит?
Extra: Можете ли вы найти в своем доме неметаллические проводящие материалы?

Наблюдения и результаты
После того, как вы разобрали фонарик, может потребоваться небольшая работа, чтобы реконструировать фонарик. Однако вы сможете заставить фонарик работать без выключателя питания, подключив батарейный отсек непосредственно к лампочке с помощью двух проводов. Добавление третьего провода позволяет создать «тестера». Когда вы касаетесь металлического предмета свободными концами провода, лампочка должна загореться, как обычно. Это работает, потому что металлические предметы являются проводниками, поэтому они создают замкнутую цепь. Когда вы касаетесь изоляционных материалов, таких как пластик, резина и дерево, цепь остается разомкнутой, поэтому лампочка остается выключенной, потому что ток не течет.

Иногда бывает трудно найти неметаллические проводящие материалы. К некоторым фонарикам подойдет графитовый стержень карандаша. Но графит имеет очень высокое сопротивление по сравнению с металлами, поэтому лампа может казаться очень тусклой или вообще не загораться.

Очистка
Соберите фонарик, если вам снова понадобится его использовать, или оставьте самодельный тестер проводимости!

Больше для изучения
Какие материалы являются лучшими проводниками, от друзей науки
Движущиеся электроны и заряды, от Physics4Kids
Выработка электричества с помощью лимонной батареи, от Scientific American
Научные мероприятия для всех возрастов, от друзей науки

Эта деятельность предоставлена вам в сотрудничестве с Science Buddies

Новые пластмассы могут проводить электричество

Образец диэлектрической пленки.

(Фото: Адам Миколич)

(PhysOrg.com) – Недавно открытая технология позволяет создавать совершенно новый массив пластмасс с металлическими или даже сверхпроводящими свойствами.

Пластмассы обычно настолько плохо проводят электричество, что их используют для изоляции электрических кабелей, но, поместив тонкую металлическую пленку на пластиковый лист и смешав ее с поверхностью полимера с помощью ионного пучка, австралийские исследователи показали, что этот метод может быть используется для изготовления дешевых, прочных, гибких и проводящих пластиковых пленок.

Исследование было опубликовано в журнале ChemPhysChem группой под руководством профессора Пола Мередита и доцента Бена Пауэлла из Университета Квинсленда и доцента Адама Миколича из Физической школы Университета Южного Уэльса. Это последнее открытие сообщает об экспериментах бывшего доктора философии UQ. студент, доктор Эндрю Стивенсон.

Методы ионного пучка широко используются в индустрии микроэлектроники для адаптации проводимости полупроводников, таких как кремний, но попытки адаптировать этот процесс к пластиковым пленкам предпринимались с 1980-х годов с ограниченным успехом – до сих пор.

«Команда смогла использовать ионный луч, чтобы настроить свойства пластиковой пленки так, чтобы она проводила электричество, как металлы, используемые в самих электрических проводах, и даже действовала как сверхпроводник и пропускала электрический ток. без сопротивления при охлаждении до достаточно низкой температуры », – говорит профессор Мередит.

Чтобы продемонстрировать потенциальное применение этого нового материала, команда изготовила электрические термометры сопротивления, соответствующие промышленным стандартам.По результатам испытаний на стандартном платиновом термометре сопротивления он показал сопоставимую или даже превосходную точность.

«Этот материал настолько интересен, потому что мы можем взять все желательные качества полимеров, такие как механическая гибкость, прочность и низкая стоимость, и добавить в смесь хорошую электропроводность, что обычно не связано с пластмассами», – говорит профессор Миколич. «Это открывает новые возможности для производства пластиковой электроники».

Эндрю Стефенсон говорит, что самое захватывающее в открытии – это то, как точно можно настроить способность пленки проводить или сопротивляться прохождению электрического тока.Это открывает очень широкий потенциал для полезных приложений.

«Фактически, мы можем изменять удельное электрическое сопротивление на 10 порядков величины – попросту говоря, это означает, что у нас есть десять миллиардов вариантов для корректировки рецепта, когда мы делаем пластиковую пленку. Теоретически мы можем изготавливать пластмассы, которые не проводят электричество вообще или как металлы – и все, что между ними », – говорит д-р Стефенсон.

Эти новые материалы можно легко производить с помощью оборудования, обычно используемого в индустрии микроэлектроники, и они намного более устойчивы к воздействию кислорода по сравнению со стандартными полупроводниковыми полимерами.

В совокупности эти преимущества могут дать полимерным пленкам, обработанным ионным пучком, светлое будущее в продолжающейся разработке мягких материалов для пластиковой электроники – сочетание технологий нынешнего и следующего поколения, говорят исследователи.

Настраиваемые пластиковые термометры

Предоставлено Университет Нового Южного Уэльса

Ссылка : Новые пластмассы могут проводить электричество (22 февраля 2011 г.) получено 4 июня 2021 г. с https: // физ.org / news / 2011-02-plastics-electric.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Пластик, проводящий электричество – ScienceDaily

Пластик, проводящий электричество, и металл весом не больше пера? Это похоже на перевернутый мир.Тем не менее, исследователям удалось сделать пластик проводящим и одновременно сократить производственные затраты.

В одном и том же коллективе трудно найти больших контрастов. Пластик легкий и недорогой, но изолирует электрический ток. Металл эластичен и проводит электричество, но он также дорогой и тяжелый. До сих пор было невозможно совместить свойства этих двух материалов. IFAM в Бремене разработал решение, которое сочетает в себе лучшее из обоих миров, не требуя нового оборудования для обработки компонентов.

Самой большой проблемой для исследователей было заставить пластик проводить электричество, поскольку гибриды пластик-металл будут использоваться там, где пластиковые компоненты оснащены печатными платами, например, в автомобилях или самолетах. До сих пор это было возможно только с помощью обходного пути штамповки и гибки металлических листов в сложном процессе, чтобы интегрировать их в компонент.

Новое решение проще: композитный материал. Различные материалы не просто соединяются или соединяются между собой, но смешиваются в специальном процессе, образуя единый материал.В результате этого процесса образуется однородная и мелкоячеистая электропроводящая сеть. Композит обладает желаемой химической стабильностью и малым весом в сочетании с электрической и теплопроводностью металлов. Поскольку в будущем больше не будет необходимости интегрировать металлические печатные платы, а компоненты вскоре можно будет производить за один рабочий этап, затраты на производство и вес материала резко снижаются.

Производители автомобилей и самолетов, в частности, извлекут выгоду из этого развития.Корпуса фар, например, на автомобиле, сделаны из пластика. До сих пор для освещения фар устанавливались перфорированные металлические листы. Если бы корпуса были оснащены печатными платами, изготовленными из проводящих гибридов пластик-металл, их можно было бы производить более эффективно и с меньшими затратами, чем когда-либо прежде. Многие компоненты самолета, такие как фюзеляж, частично сделаны из композитных материалов из углеродного волокна (CFC). Однако у них отсутствует способность проводить электричество. Удар молнии имел бы фатальные последствия.Гибрид пластика и металла может стать хорошей альтернативой разгрузочным конструкциям на компонентах.

История Источник:

Материалы предоставлены Fraunhofer-Gesellschaft . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Insights on Conductive Plastics

Overview

Большинство пластмасс по своей природе являются электроизоляционными материалами, они не проводят электричество. В некоторых приложениях придание электропроводности значительно увеличивает ценность и полезность. Например, придание пластмассам электропроводности делает возможным электростатическое окрашивание автомобильных бамперов, снижает улавливание пыли от формованных предметов домашнего обихода и облегчает изготовление некоторых типов пластиковых пленок; уменьшение «телескопирования» или создания и накопления статического электричества. Электропроводящие пластмассовые компаунды используются в качестве покрытий для кабелей передачи больших мощностей; снижение наведенных токов от близлежащих кабелей.4 Ом-см.

Стератные присадки обычно используются для достижения уровней антистатических характеристик. Технический углерод и специальные добавки часто используются для достижения характеристик электростатического разряда. Чтобы достичь такого уровня проводимости, необходимы металлические порошки или проволока. В этой аналитической статье Modern Dispersions основное внимание будет уделено соединениям, используемым для достижения характеристик электростатического разряда, и важности дисперсии для достижения электропроводности.

Факторы, влияющие на проводимость

На проводимость пластиковых компаундов влияет множество факторов, в том числе собственная проводимость пластика, уровень дисперсии, достигаемый для проводящей добавки, собственная проводимость добавки и приложенный электрический потенциал.В случае антистатических соединений проводящим механизмом является поверхностная проводимость через мостики, образованные между молекулами воды, которые абсорбируются на поверхности полимера, что стало возможным благодаря использованию поверхностно-активных агентов, таких как производные глицерина.

Для защиты от электростатических разрядов в качестве активного ингредиента часто используется технический углерод, а проводимость достигается за счет образования проводящих мостиков через «зону проводимости» перекрывающихся электронных структур, позволяющих перенос электронов.Следовательно, для достижения проводимости с использованием углеродной сажи необходимо наличие достаточного количества углеродной сажи, чтобы образовывать проводящие мостики для электронов.

Перколяция: При использовании для придания электропроводности пластмассам сажа проявляет явление, известное как просачивание, когда уровень сажи достаточен для значительного и резкого увеличения электропроводности. По мере увеличения содержания сажи в компаунде пластичный компаунд остается изначально изолирующим, поскольку при увеличении нагрузки проводимость проходит через резкий и резкий рост в очень узком диапазоне концентрации (нагрузки) сажи.Дальнейшее увеличение нагрузки сверх этого порога вызывает небольшое увеличение проводимости. Этот узкий диапазон известен как порог перколяции.

Структура влияет на проводимость: Структура технического углерода, площадь поверхности и нагрузка оказывают значительное влияние на проводимость компаунда. Уравнение Янцена, широко используемая модель, можно использовать для прогнозирования пороговой концентрации перколяции на основе плотности и структуры (CDBP) сажи.3 / г.

Эффективность проводимости технического углерода зависит от размера, структуры и пористости первичных частиц. Сажи с мелкими частицами имеют большую площадь поверхности и большую силу притяжения между агрегатами, что приводит к агломератам и псевдо «вторичной структуре». Следовательно, псевдоструктура приводит к более высокой проводимости, чем можно было бы спрогнозировать, основываясь на внутренней структуре образующейся углеродной сажи. Однако эта вторичная структура может вызвать снижение механических свойств и увеличение вязкости расплава.

Идеальная смесь технического углерода для промышленных пользователей должна иметь следующие желаемые характеристики:

низкий порог перколяции (эффективность)
минимальное ухудшение механических свойств
минимальное влияние на реологию расплава смеси
низкая влажность смеси абсорбция (CMA)
рентабельность

Достижение желаемого баланса свойств часто требует компромиссов.

Важность качества дисперсии

Учитывая, что проводимость ESD достигается за счет создания мостиков между проводящими добавками, высокое качество дисперсии важно для равномерного распределения проводящих добавок в полимерной матрице и поддержания баланса требуемых свойств. приложение для конечного использования. Содержание технического углерода более 20% часто требуется для достижения характеристик электростатического разряда в большинстве термопластичных смол. На этом уровне нагрузки физические свойства полимера часто ухудшаются, поэтому выбор правильной сажи для придания проводимости, но не ухудшения свойств или обработки, является критическим.Навыки и знания, приобретенные в результате многолетнего опыта, необходимы при разработке соответствующего состава для конкретной смолы и конкретного конечного применения.

Modern Dispersions предлагает семейство продуктов для рынков пластмасс, рассеивающих статическое электричество, и проводящих пластмасс. Наши продукты продаются под торговой маркой Real-Stat®. Для получения дополнительной информации о наших продуктах см .:

Электропроводящий пластик становится простым и доступным

Группа австралийских исследователей из Университета Нового Южного Уэльса открыла метод, с помощью которого можно сделать электропроводящей практически любую пластиковую пленку даже придают пластикам сверхпроводящие свойства.

Пластмассы хорошо известны как плохие проводники и используются для изоляции электрических кабелей, но, поместив тонкую металлическую пленку на лист пластика и смешав металл с полимером с помощью ионного пучка, исследователи могут сделать дешево, прочный и гибкий пластик с впечатляющей проводящей способностью.

Электропроводящий пластик не обязательно оксюморон – проводящие полимеры действительно существуют. Они просто лишены недостатков или подходят только для очень узких целей.Вы можете сделать пластик проводящим, пробивая и сгибая сложный металлический лист в сам пластик, но этот процесс является громоздким и делает пластик более тяжелым и негибким.

Существуют также определенные полимерные материалы, такие как полианилин, политиофен и полипиррол, которые могут проводить электричество, но изменить их форму может быть трудно или невозможно, они часто являются нестабильными проводниками, имеют низкие показатели проводимости и не переносят кислород. подвержены воздействию и трудны в обработке.

Этот новый метод, который был опубликован в журнале ChemPhysChem командой, возглавляемой профессором UNSW Полом Мередитом и доцентом Беном Пауэллом, не имеет этой проблемы. Его легко производить, и он по-прежнему действует как пластик, но обладает высокой проводимостью наравне с металлами.

«Этот материал настолько интересен, потому что мы можем взять все желательные качества полимеров, такие как механическая гибкость, прочность и низкая стоимость, и добавить в смесь хорошую электропроводность», – сказал профессор Адам Миколич, внесший вклад в разработку исследовать.

По словам исследователя д-ра Эндрю Стефенсона, наиболее захватывающим является то, как материаловеды могут точно изменять проводимость материалов. «Проще говоря, у нас есть десять миллиардов вариантов для корректировки рецепта, когда мы делаем пластиковую пленку. Теоретически мы можем делать пластмассы, которые не проводят электричество совсем или так же хорошо, как металлы, и все, что между ними».

Создав доступную и доступную технологию производства токопроводящей пластмассы, мы смогли увидеть гибкие сенсорные экраны и эту столь футуристическую электронную бумагу раньше, чем вы могли подумать.

Пластмассы, проводящие электричество (Журнальная статья)

Канер Р. Б. и МакДиармид А. Г. Пластмассы, проводящие электричество . США: Н. П., 1988. Интернет. DOI: 10.1038 / Scientificamerican0288-106.

Канер Р. Б. и МакДиармид А. Г. Пластмассы, проводящие электричество .Соединенные Штаты. https://doi.org/10.1038/scientificamerican0288-106

Канер, Р. Б., и МакДиармид, А. Г. Мон. «Пластмассы, проводящие электричество». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.1038/scientificamerican0288-106.

@article {osti_7171258, title = {Пластмассы, проводящие электричество}, author = {Канер, Р. Б. и МакДиармид, А. Г.}, abstractNote = {Проводящие полимеры сочетают в себе электрические свойства металлов с преимуществами пластмасс.Обычные полимеры имеют электронный профиль изоляторов и полупроводников. Чтобы полимеры проводили электричество, небольшие количества определенных химикатов вводятся в полимер с помощью процесса, называемого легированием. В 1977 г. был синтезирован первый проводящий полимер; В 1981 году была продемонстрирована первая батарея с полимерными электродами. Прошлым летом проводящие полимеры соответствовали проводимости меди. Проводящие полимеры также обладают интересными оптическими, механическими и химическими свойствами, которые вместе с их способностью к проводимости могут сделать их эффективными в новых областях применения.5 инжир.}, doi = {10.1038 / scientificamerican0288-106}, url = {https://www.osti.gov/biblio/7171258}, journal = {Scientific American; (США)}, issn = {0036-8733}, число =, объем = 258: 2, place = {United States}, год = {1988}, месяц = {2} }

Пластик – хороший изолятор?

Многие отрасли промышленности требуют материалов, которые не проводят электричество или тепло.В конце концов, вы не хотите получить шок или обжечься при обращении с определенным оборудованием. Чтобы предотвратить это, многие приборы необходимо покрывать материалом, который не проводит электричество или тепло. Другими словами, они должны быть изоляторами.

Многие люди используют пластик для покрытия своих приборов, особенно электроприборов, но насколько хорош пластиковый изолятор? Здесь мы даем вам ответы:

Краткий ответ

Краткий ответ на вопрос «пластик – хороший изолятор» – да, это так.Пластик не проводит ни тепла, ни электричества, поэтому хорошо подходит для электрических применений.

Длинный ответ

Пластик состоит из полимеров, то есть длинных повторяющихся цепочек макромолекул. Эти длинные цепочки молекул прочно связаны, но чрезвычайно гибки, поэтому они могут формироваться и принимать различные формы. Эта эластичность является причиной того, что пластик используется для формования погружением и нанесения покрытия погружением. Именно поэтому пластик является таким хорошим изолятором.

Электричество

Всем известно, что металл проводит электричество.Вот почему мы держимся подальше от металлических предметов во время грозы. Причина, по которой металл так хорошо проводит электричество, заключается в том, что электроны внутри металла свободно перемещаются, лишь ненадежно прикрепленные к своим соответствующим атомам. Благодаря этой свободе они могут легко проводить электричество. С другой стороны, пластик имеет молекулы, которые плотно связаны друг с другом, что значительно затрудняет прохождение электричества.

Heat

По тем же причинам пластик также плохо проводит тепло.Тепло генерируется, когда молекулы колеблются взад и вперед или сталкиваются друг с другом, передавая таким образом тепловую энергию. Однако, поскольку молекулы внутри пластика так тесно связаны друг с другом, им требуется гораздо больше энергии, чтобы двигаться и вибрировать.

Чтобы узнать больше о том, как пластик можно использовать в электрических и тепловых приложениях, свяжитесь с Piper Plastics прямо сейчас.

НОБЕЛЕВСКИЕ ПРЕМИИ 2000 ГОДА. ПЛАСТИК ПРОВОДИТ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО