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Folha de alumínio em prata, leve e de alta condutividade solução multifuncional
A fólia de alumínio tem uma série de vantagens como peso ligeiro, boa condutividade elétrica e térmica e baixo custo, tornando-a o substrato preferido para coletores de corrente de eletrodos positivos na bateria de lítio e materiais de escudo eletromagnético. Mas o alumínio é um metal amphotérico químico ativo, e sua superfície facilmente forma um filme denso e isolante de óxido natural (Al[UNK]O3). Este filme de óxido não pode formar uma forte ligação de metal com a camada de cobertura de prata - se a prata é diretamente eletroplada, a camada de prata é facilmente cortada em pedaços.
Este desafio não é insurmonável. O caminho de solução na prática da indústria é construir uma "camada de transição" entre fólia de alumínio e camada de prata, permitindo a prata de níquel de alumínio formar uma estrutura gradiente. O fluxo específico do processo é: pré-tratamento antes da cobertura → pré-cobertura de níquel → cobertura de níquel → anelação de vácuo → cobertura de prata e inspecção pós-tratamento →. A concentração de cianido livre na solução de cobertura de prata é de 2-3 g/L, a densidade corrente é controlada a<0,5 A/dm ², a temperatura da solução de cobertura é de 18-30 [UNK], a temperatura de anelação de vácuo é de 720 [UNK], e o tempo de isolamento é de 0,5-1 hora. Este processo composto forma uma ligação metalúrgica confiável entre a camada de prata e o substrato de alumínio.
Para cenários com fólia de alumínio ultra fina ou exigências mais elevadas para uniformidade de revestimento, a esputação de magnetrons é um caminho melhor. Usando prata de alta pureza como material alvo em um ambiente de vácuo, uma camada de sementes de prata é depositada na superfície de folha de alumínio, espessando-se, depois, ao valor alvo, electroplatinando. Pesquisas mostraram que a introdução de surfactantes como gelatina GEL pode efetivamente regular a morfologia de deposito de prata em superfícies de alumínio - a gelatina preferentemente passiva a maior superfície cristal de alumínio, formando uma camada tampão na interface sólida-líquida, e fazendo a taxa de deposito de prata de cada superfície cristal tende a ser consistente, obtendo assim uma camada de prata com boa preservação de forma. O material composto Al/Ag preparado por este processo mostra excelente condutividade (1,03 × 10 [UNK]⁶Ω· cm) e desempenho de absorção eletromagnética (-32,5 dB, 1,62 GHz).
Dificuldades essenciais:O filme de óxido natural na superfície de alumínio impede a camada de prata de se ligar diretamente firmemente, e a ligação de grado metalúrgico precisa ser alcançada através da camada de transição pré-placa de níquel ou camada de sementes de magnetro sputtering.
A introdução da prata trouxe múltiplas funções à fólia de alumínio que o próprio alumínio não possui.
A resistência da prata é apenas cerca de 1,59 Ω· cm, o que é o mais baixo de todos os metais. A camada de cobertura de prata fornece um caminho condutivo de baixa resistência para a superfície da folha de alumínio. Mais importante, a camada de prata torna a superfície da fólia de alumínio suavizável - a própria fólia de alumínio não pode ser soldada diretamente, enquanto a fólia de alumínio platejada de prata pode ser diretamente usada em cenários de montagem eletrônica que requerem conexões de soldamento.
A alta condutividade da camada de prata permite refletir e atenuar eficientemente ondas eletromagnéticas. A eficácia teórica do escudo da própria fólia de alumínio a frequência de 1 GHz atingiu 85 dB, e o desempenho do escudo é melhorado ainda mais após a cobertura de prata. No campo da borracha condutiva, a cobertura de prata de alumínio tornou-se uma solução importante para escudos eletromagnéticos militares, com excelente desempenho de escudos e resistência à fumaça. A eficiência de escudo eletromagnético de nanopartículas flexíveis de grafeno/prata/material composto de filme de alumínio é de 92,29 dB na banda de frequência 8-13 GHz.
Ions de prata têm habilidade antibacterial de amplo espectro, exercendo efeitos bactericidas em bactérias de forma não farmacológica, com um longo efeito antibacterial e sem efeitos secundários tóxicos. Folha de alumínio coberta de prata é, portanto, adequada para cenários como embalagens médicos e embalagens alimentares que requerem barreiras antibacteriais.
A condutividade térmica da prata é de aproximadamente 429 W/(m · K), tornando-a um dos materiais com a melhor condutividade térmica entre os metais. A camada de prata fornece uma via de difusão térmica lateral eficiente para fólia de alumínio.
Esta é a direção mais popular de aplicação para a cobertura de prata em folha de alumínio. Os coletores de corrente de eletrodos negativos tradicionais da bateria de lítio utilizam fólio de cobre, mas a alta densidade de cobre (8,96 g/cm ³) leva a uma diminuição da qualidade da bateria e da densidade energética. A substituição de folha tradicional de cobre por folha de alumínio platejada de prata como coletor de corrente de eletrodos negativos pode efetivamente impedir a precipitação e reação do metal de lítio no eletrodo negativo, reduzir a razão de peso do coletor corrente, melhorar a qualidade e densidade energética da bateria, e tornar-a mais ligeira e mais custo-eficaz, com melhor condutividade e condutividade térmica. Na estrutura de folha de alumínio revestida de prata, a espessura da camada de prata é geralmente inferior a 1 μm, e a espessura da camada de folha de alumínio é de 2 a 20 μm.
Folha de alumínio com prata pode ser usada para camadas de escudo eletromagnético e conectores condutivos em estações de base 5G e equipamento de comunicação. Em borracha condutiva em prata de alumínio, partículas de alumínio em prata são distribuídas uniformemente como preenchimentos condutivos em borracha de silicone. Ao aplicar pressão, as partículas entram em contato para formar uma rede condutiva, e o desempenho do escudo pode alcançar 120 dB (10 GHz). Folha de alumínio coberta de prata também pode ser feita em fita condutiva para escudos eletromagnéticos e fundamento de lacunas no chassis.
As propriedades antibacteriais da folha de alumínio coberta de prata fazem com que seja adequada para filmes de embalagem médica e embalagem de alimentos. A cobertura de prata que contém revestimento antibacterial no substrato de fólia de alumínio pode aumentar a antioxidação e propriedades antibacteriales do filme de embalagem, e melhorar a estabilidade de armazenamento de medicamentos e alimentos.
A alta condutividade térmica e a capacidade de reflexão infravermelha da camada de prata tornam a fólia de alumínio coberta de prata adequada para uso como fundos de calor em dispositivos eletrônicos e filmes de janelas de poupança de energia em edifícios.
| métricas de desempenho | valor típico | Observações |
|---|---|---|
| espessura da camada de prata | <1 μm (aplicação de bateria); Personalizável | Quanto mais espessa a camada de prata, mais fortes são as propriedades de condutividade e escudo |
| Espessura do substrato de fólia de alumínio | 2-20 μm (para aplicações de bateria); 0.006–0.2 mm | Ajuste de acordo com os requisitos de aplicação |
| resistência | ~1,03 × 10 [UNK]⁶Ω· cm (composto Al/Ag) | Aproximando-se do nível de prata pura |
| Efeitividade do escudo eletromagnético | 92,29 dB (8-13 GHz, material composto); 55-95 dB (preenchimento de borracha condutiva) | Dependendo da espessura e estrutura da camada de prata |
| desempenho antibacterial | Antibacterial de espectro largo, não tóxico de longa duração | Mecanismo de ação de íons de prata |
| suabilidade | Excelente (pode ser soldado diretamente) | A camada de prata fornece uma interface soldável |
| adesão | nível 5B (método de centenas de redes) | ASTM D3359 |
Advanced Institute (Shenzhen) Technology Co., Ltd. (chamada "Advanced Institute Technology") foi criada em 2016 e é uma empresa nacional de alta tecnologia especializada em revestimento de substratos flexíveis, materiais de escudo, materiais absorventes e pastas de metal precioso. A empresa possui a marca independentemente registada "Yanbo" e aprovou a certificação do sistema ISO9001 de gestão da qualidade.
No campo da cobertura de prata em folha de alumínio, a Advanced Institute Technology fornece as seguintes capacidades essenciais:
Processos compostos como magnetron sputtering (deposito de camada de semente de prata), electroplating thickening, e pré-tratamento plasma. A empresa construiu independentemente uma linha de produção de vaporação de magnetrons e de evaporação de vácuo, usando rolo para rolar tecnologia de produção contínua, que pode continuamente depositar camadas de metal na superfície de substratos flexíveis.
Plateia de prata unilateral, plateia de prata dualateral, pode ser usada para cobrir uma gama completa de metais incluindo ouro, prata, cobre, alumínio, lata, níquel, titânio, platina, etc.
O nível de adesão de cobertura 5B (ASTM D3359 de maior grau), suportando o controle preciso da espessura de nanoscala.
A espessura da camada de prata, a espessura da fólia de alumínio e a largura podem ser personalizadas conforme necessário.
A essência da cobertura de prata em folha de alumínio é estabelecer uma solução material unificada entre o peso ligeiro e o custo baixo de alumínio e a alta condutividade e multifuncionalidade da prata. Não está substituindo alumínio por prata, mas construindo uma camada funcional de prata altamente condutiva, suave e antibacterial na superfície de folha de alumínio - combinando o "esqueleto" de alumínio e a "função" de prata.
Desde a redução de peso e a melhoria da eficiência dos coletores de corrente de eletrodos negativos da bateria de lítio, até a atenuação eficiente do escudo eletromagnético, da barreira antibacterial da embalagem médica até o caminho de dissipação de calor dos dispositivos eletrônicos - a placa de prata de folha de alumínio está unificando os objetivos aparentemente contraditórios de engenharia de "leve" e "multifuncional" em uma solução material. Entender a lógica do processo de cobertura de prata em folha de alumínio - por que é necessária uma camada de transição de cobertura de pré-níquel, como o sputtering magnetrónico regula a morfologia de depositação da prata, e como a espessura da camada de prata afeta o desempenho - pode melhor revelar a essência técnica deste material do que simplesmente comparar parâmetros.
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