一, I geni delle fibre naturali che assorbono l'umidità: dalla loro struttura fisica al modo in cui rispondono all'ambiente
La polpa modellata viene creata da fibre vegetali naturali tra cui bagassa di canna da zucchero, carta straccia e fibra di bambù. La sua struttura tridimensionale in fibra di rete gli conferisce qualità speciali che gli permettono di assorbire l'umidità. Ci sono molti gruppi polari sulla superficie della fibra, come i gruppi ossidrile (-OH). Questi gruppi possono stabilire legami idrogeno con le molecole d'acqua e assorbire attivamente l'umidità dall'aria quando l'aria è umida. I dati sperimentali indicano che lo stampaggio della pasta nativa non trattata può raggiungere un tasso di assorbimento dell'umidità del 12,3% entro 24 ore in una condizione di umidità del 90%, portando a una riduzione del 65% della resistenza del materiale. Questa caratteristica rendeva difficile l'utilizzo negli imballaggi elettrici.
Possibili pericoli dovuti all'assorbimento di umidità da parte di prodotti elettronici:
Corrosione delle parti: quando l'umidità è superiore al 60%, i contatti metallici potrebbero ossidarsi, rendendo il contatto difettoso.
Accumulo di elettricità statica: quando le fibre assorbono umidità, la loro resistenza superficiale diminuisce, il che può portare a incidenti dovuti a scariche elettrostatiche (ESD).
Cedimento strutturale: quando l'imbottitura assorbe l'umidità, cambia forma, il che la rende meno efficace nella protezione dai terremoti durante lo spostamento.
2, innovazione tecnologica: il passaggio dall'assorbimento passivo dell'umidità all'arresto attivo
L'industria ha costruito un sistema tridimensionale a prova di umidità-per impedire l'ingresso di umidità. Ciò è stato fatto attraverso tre metodi principali: modifica dei materiali, ideazione di nuovi processi e miglioramento della struttura.
1. Alterazione idrofobica delle fibre: una barriera impermeabile a livello molecolare
La tecnologia di innesto chimico aggiunge gruppi idrofobici, tra cui catene di fluorocarburi e silossani, alla superficie delle fibre. Ciò impedisce alle molecole d'acqua di aderire ai gruppi idrossilici. Ad esempio, un'azienda ha prodotto un purificatore di carta e plastica in grado di modificare l'angolo di contatto superficiale delle fibre da 0 gradi a 120 gradi. Il tasso di assorbimento dell'umidità scende dal 12,3% al 4,5% dopo essere rimasto in una stanza con il 90% di umidità per 24 ore, mentre il tasso di ritenzione della resistenza aumenta dal 35% all'85%. Questo metodo è stato utilizzato per confezionare le batterie Huawei Mate 60. Aggiungendo modificatori alla pasta, la confezione interna ha ottenuto un grado di impermeabilità IPX3.
2. Tecnologia di nanorivestimento: "armatura invisibile" per proteggere le superfici
La superficie della pasta modellata è stata ricoperta con uno strato nanoidrofobo utilizzando la tecnica di spruzzatura al plasma o sol-gel. La confezione dell'Apple iPhone 15, ad esempio, ha un rivestimento nanoidrofobo con agente conduttivo nerofumo. Questo rivestimento non solo protegge dall'elettricità statica con una resistenza superficiale inferiore a 10 ⁹ Ω, ma rende anche il telefono impermeabile fino al livello IPX4 con un angolo di contatto di 150 gradi. Questo rivestimento può sopportare più di 500 volte l'attrito dei rivestimenti superficiali standard (<100 times).
3. Progetto di ottimizzazione strutturale: “Controllo del microambiente” per il controllo dell'umidità
Utilizza strumenti di simulazione per migliorare la struttura dell'imballaggio e aggiungi fori e camere traspiranti per l'essiccante in punti importanti. Ad esempio, l'imballaggio delle stazioni di ricarica Tesla ha una struttura di stampaggio della polpa a doppio-strato. Lo strato esterno è rinforzato con fibre conduttive per proteggere dagli urti, mentre lo strato interno è dotato di canali traspiranti a forma di nido d'ape- e di essiccante in silicone per mantenere l'umidità all'interno della confezione tra il 40% e il 50%, soddisfacendo i requisiti del livello di protezione IP65.
3, Applicazione industriale: test di scenari completi dall'elettronica di consumo alle apparecchiature industriali
La tecnologia-a prova di umidità della pasta modellata si è fatta strada in molti settori della catena dell'industria elettronica. La sua durabilità è stata dimostrata attraverso test rigorosi ed esempi-del mondo reale.
1. Elettronica di consumo: lo "scudo protettivo" per le parti che devono essere molto precise
Confezione di telefoni cellulari: il modulo della fotocamera di un marchio si è graffiato a causa dell'assorbimento elettrostatico, costando all'azienda più di 8 milioni di yuan all'anno. Dopo aver utilizzato fibre conduttive grafite/nero carbonio 4:3, la resistenza superficiale è scesa a 10 ⁴ Ω e la resa del prodotto è aumentata dal 92% al 98,5%.
Confezione per cuffie: la confezione dell'impianto cocleare cocleare è realizzata con pasta antibatterica e anti-statica, ha una resistenza superficiale < 10 ΩΩ ed è rivestita con nano ioni d'argento. Può essere conservato in un luogo con umidità dell'85% per 72 ore senza perdere la sua capacità di lavorare.
2. Attrezzature industriali: una "fortezza sismica" per pezzi di grandi dimensioni
Tesla utilizza uno stampaggio della pasta- resistente all'umidità per l'imballaggio della pila di ricarica e ha superato i test di trasporto ISTA 3A. Le parti interne non si sono arrugginite e la struttura non ha cambiato forma dopo essere stata trasportata per 1000 chilometri in un ambiente con umidità del 90%.
Imballaggio del server: l'imballaggio del server Lenovo ThinkSystem utilizza la tecnologia di stampaggio ad adsorbimento sotto vuoto. Lo spessore della parete è entro 0,1 mm e la confezione è dotata di schede di rilevamento dell'umidità per tenere d'occhio l'umidità durante la spedizione.
3. Elettronica medicale: il “custode” dei luoghi puliti
La confezione del microinfusore per insulina di Medtronic è realizzata con materiali biologici resistenti all'umidità- e ha ottenuto la certificazione medica ISO 13485. Può essere conservato in un luogo con un'umidità del 75% per 30 giorni e l'umidità all'interno dell'imballaggio non cambia più del 5% per mantenere l'attrezzatura sterile.
