تقویت قطعات چاپگر با استفاده از نانولوله‌های کربنی

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، نانولوله‌های کربنی رسانایی و عملکرد محور‌های کامپوزیتی چاپ شده را در چاپگر‌های کامپوزیت فایبرگلاس افزایش می‌دهند. این کار توسط دو شرکت اروپایی انجام شده است.

دو پروژه انجام شده توسط مشتریان شرکت او‌سی‌اس‌آی‌ال (OCSiAl) نشان می‌دهند که مقادیر کمی از نانولوله‌های کربنی توبال (TUBALL) این شرکت می‌تواند جایگزین کربن سیاه برای چاپگر‌های کامپوزیت فایبرگلاس شوند.

چاپ چرخشی که در آن از سیلندر‌های دوار با سرعت بالا استفاده شده، دارای محور رسانای فلزی یا کامپوزیتی است که روی آن دارای پوششی است که قادر به ایجاد تصویر روی سطح مورد نظر است.

یکی از چالش‌های طراحی محور‌های کامپوزیتی فایبر گلاسی این است که این قطعات در طول چرخش الکتریسیته ساکن تولید می‌کنند که می‌تواند منجر به چسبندگی کاغذ شده، کاهش کیفیت چاپ یا نقص در عملکرد چاپ را با خود به همراه آورند، این موضوع نیز می‌تواند فرآیند چاپ را کُند کند، هزینه‌های عملیاتی را افزایش داده و خطرات ایمنی را برای اپراتور‌های انسانی ایجاد کند.

برای جلوگیری از این چالش‌ها، محور‌های کامپوزیتی باید با یک افزودنی رسانای الکتریکی اصلاح شوند تا الکتریسیته ساکن انباشته شده را از بین ببرند. کربن سیاه یک افزودنی متداول برای این نوع قطعات است، اما برای دستیابی به رسانایی مورد نیاز به دوز نسبتاً بالایی از مواد نیاز است که می‌تواند بر عملکرد مکانیکی کامپوزیت تأثیر منفی بگذارد، گرد و غبار مضر ایجاد کند و منجر به رنگ تیره سیلندر شود.

شرکت او‌سی‌اس‌آی‌ال که تولیدکننده نانولوله‌های کربنی در لوکزامبورگ است، به تازگی با دو تولیدکننده سیلندر چاپی در اروپایی برای ادغام کنسانتره‌های از پیش پراکنده نانولوله‌های کربنی خود در اپوکسی محور‌های چاپ کار کرده است. نانولوله‌های کربنی تک جداره، لوله‌هایی به طول بیش از ۵ میکرومتر هستند. این لوله‌ها ۱۰۰ برابر قوی‌تر از فولاد بوده و رسانایی حرارتی آن‌ها سه برابر بیشتر از الماس است. آن‌ها همچنین پنج برابر سبکتر از مس هستند.

هر دو مشتری پیش از این خطوط تولید محور‌های چاپ کامپوزیت تولید شده با کربن سیاه را ایجاد کرده بودند، اما به دنبال گزینه‌های افزودنی رسانا بودند که اثرات منفی کمتری داشته باشند.

به گفته شرکت او‌سی‌اس‌آی‌ال، نانولوله‌های کربنی TUBALL را می‌توان در دوز‌های کاری بسیار پایین – با شروع از ۰٫۰۱ درصد وزن – استفاده کرد، بنابراین می‌توان در هزینه‌های مواد صرفه‌جویی کرد و هدایت الکتریکی کامپوزیت پایه را افزایش داد، در حالی که از عوارض جانبی منفی مانند تولید گرد و غبار، تخریب خواص مکانیکی یا تغییر رنگ جلوگیری کرد. همچنین گفته می‌شود که استفاده از نانولوله‌های کربنی سرعت چرخش بالاتری را ممکن می‌کند و فرآیند تولید را انعطاف‌پذیرتر کرده و مشتری را قادر می‌سازد تا به راحتی ابعاد محصول مانند طول، ضخامت و قطر بیرونی را تنظیم کند.

فیلیپ بیچوت، مدیر فروش فنی پوشش‌های EMEA در شرکت او‌سی‌اس‌آی‌ال می‌گوید: «مقاومت الکتریکی کمتر از ۱۰۷ Ω· سانتی‌متر مستقل از رطوبت، عملکرد محور‌های جدید را با از بین بردن الکتریسیته ساکن انباشته‌شده بهبود می‌بخشد. کاهش وزن به دلیل بهینه‌سازی کلی فرآیند، روش پوشش و جایگزینی ۲۰ درصد وزنی کربن سیاه با تقریباً ۰٫۰۱-۰٫۰۵ درصد وزنی نانولوله‌های کربنی به دست آمده است.»