Kapton

Struktura poli(4,4'-oksydifenylen-piromellitimidyny)

Kapton – folia poliimidowa o wyjątkowych właściwościach elektrycznych, mechanicznych, fizycznych i chemicznych. Opracowana w 1965 przez firmę DuPont. Chemiczna nazwa kaptonu to poli(4,4'-oksydifenylen-piromellitimidyna). Jest produktem kondensacji bezwodnika piromelitowego (PMDA) i 4,4′-oksydianiliny (ODA)[1]. Synteza kaptonu jest przykładem zastosowania dibezwodnika w polimeryzacji stopniowej (polikondensacji). Pośredni polimer – kwas poliaminowy, poly(amic acid) – jest rozpuszczalny w zwyczajowo stosowanym w reakcji rozpuszczalniku polarnym na skutek obecności silnych wiązań wodorowych. W wysokiej temperaturze 470–570 K (200–300 °C) dokonuje się następnie zamknięcie pierścienia[2].

Właściwości

Jest izolatorem zachowującym swoje właściwości w szerokim zakresie temperatur od 4 do 673 K (−269 do +400 °C)[3]. Dielektryk o znacznym przewodnictwie cieplnym w niskich temperaturach κ = 4.638×10−3 T0.5678 W·m−1·K−1[4]. W warunkach wysokiej próżni wykazuje niski współczynnik odgazowania[5]. Wartość modułu Younga przekracza 2 MPa[6].

Zastosowanie

Lotnictwo

Był szeroko stosowanym izolatorem w okablowaniu samolotów cywilnych i wojskowych. Raport FAA wykazał, że kapton ulegał szybkiej degradacji wskutek oddziaływania słonej wody i zużycia mechanicznego[7].

Kosmonautyka

Został użyty w budowie modułu księżycowego (Lunar Module, LM) programu Apollo[8] (kawałki izolacji oderwały się w trakcie startu z Księżyca[9]) i sondy New Horizons[10]. Wykorzystano go również do stworzenia osłony słonecznej dla teleskopu Jamesa Webba[11]. Rozważa się zastosowanie kaptonu do budowy żagli słonecznych[12][13].

Elektronika

Bateria litowo-jonowa owinięta taśmą kaptonową

Używany w produkcji do zabezpieczenia termicznego i elektrostatycznego komponentów. Kaptonu używa się również w produkcji elastycznej elektroniki (flexible electronics) metodą nadrukowania[14], np. anten[15].

Promieniowanie rentgenowskie

Jest wykorzystywany do budowy okienek używanych we wszystkich źródłach i detektorach promieni rentgenowskich (lampy rentgenowskie, synchrotrony). Jest wytrzymały mechanicznie i termicznie, wysoko przezroczysty dla promieniowania oraz nie ulega uszkodzeniom radiacyjnym[16].

Fizyka eksperymentalna

Znalazł zastosowanie jako izolator w budowie detektorów gazowych typu GEM (gas electron multiplier)[17]

Druk 3D

Ze względu na dobrą adhezję ABS do kaptonu jest on wykorzystywany (w postaci taśmy) jako podkład do druku w drukarkach 3D[18][19]. W 2017 naukowcy z Uniwersytetu Wirginii opracowali stereolitograficzną metodę druku z użyciem kaptonu jako materiału[20][21]. Prekursor kaptonu zmieszany z polimerem akrylanowym i fotoinicjatorem tworzy żel, który utwardza się światłem UV w trakcie druku. Ogrzewając następnie wydruk do temperatury 400 °C, usuwa się polimer, pozostawiając kapton[6].


Przypisy

  1. ↑ 4,4'-Oksydianilina, Sigma-Aldrich® [online], VWR [dostęp 2022-01-13] (pol.).
  2. ↑ Kapton [online], ChemTube3D [dostęp 2022-01-13] (ang.).
  3. ↑ Lynsey Baxter, Korey Herrman, Rajesh Panthi, Kunal Mishra, Raman Singh, Thermoplastic micro- and nanocomposites for neutron shielding, Elsevier, 2020, s. 53–82, DOI: 10.1016/B978-0-12-819459-1.00003-9 [dostęp 2022-01-13] (ang.).
  4. ↑ Jason Lawrence, A. B Patel, J. G Brisson, The thermal conductivity of Kapton HN between 0.5 and 5 K, „Cryogenics”, 40 (3), 2000, s. 203–207, DOI: 10.1016/S0011-2275(00)00028-X, ISSN 0011-2275 [dostęp 2022-01-13] (ang.).
  5. ↑ Peter Kittel, Advances in Cryogenic Engineering, Springer Science & Business Media, 30 września 1998, ISBN 978-0-306-45807-1 [dostęp 2022-01-13] (ang.).
  6. ↑ a b Naukowcy opracowali metodę druku 3D z kaptonu [online], Centrum Druku 3D | usługi druku 3D, drukarki 3D, wiedza i informacja, 22 czerwca 2017 [dostęp 2022-01-13] (pol.).
  7. ↑ Aircraft Wiring Degradation Study [online], styczeń 2008.
  8. ↑ Lunar Module Coatings Page - by Paul Fjeld [online], pfinspace.com [dostęp 2022-01-13].
  9. ↑ Apollo 11 Flight Journal - Day 6, part 4: Trans-Earth Injection [online], history.nasa.gov [dostęp 2022-01-13].
  10. ↑ NASA's New Horizons [online], pluto.jhuapl.edu [dostęp 2022-01-13].
  11. ↑ Sunshield Coatings Webb/NASA [online], ngst.gsfc.nasa.gov [dostęp 2022-01-13] (ang.).
  12. ↑ Ikkoh Funaki, Overview of Sail Propulsion for Space Flight [online].
  13. ↑ Solar Sail Technology Development [online], web.archive.org, 11 marca 2005 [dostęp 2022-01-13] [zarchiwizowane z adresu 2005-03-11].
  14. ↑ Yunnan Fang, Manos M. Tentzeris, Surface Modification of Polyimide Films for Inkjet-Printing of Flexible Electronic Devices, IntechOpen, 25 lipca 2018, ISBN 978-1-78923-457-2 [dostęp 2022-01-13] (ang.).
  15. ↑ Sana Ahmed, Farooq A. Tahir, A. Shamim, Hammad M. Cheema, A Compact Kapton-Based Inkjet-Printed Multiband Antenna for Flexible Wireless Devices, „IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters”, 14, 2015, s. 1802–1805, DOI: 10.1109/LAWP.2015.2424681, ISSN 1548-5757 [dostęp 2022-01-13].
  16. ↑ Janez Megusar, Low temperature fast-neutron and gamma irradiation of Kapton® polyimide films, „Journal of Nuclear Materials”, 245 (2), 1997, s. 185–190, DOI: 10.1016/S0022-3115(97)00012-3, ISSN 0022-3115 [dostęp 2022-01-13] (ang.).
  17. ↑ Gas electron multiplier | Knowledge Transfer [online], kt.cern [dostęp 2022-01-13].
  18. ↑ Mariusz Walasek, Adhezja w druku 3D: Wszystko, co musisz wiedzieć – 3D.edu.pl [online] [dostęp 2022-01-13] (pol.).
  19. ↑ MatterHackers, Bed Surfaces: Applying Kapton Tape [online], MatterHackers [dostęp 2022-01-13] (ang.).
  20. ↑ Jana Herzberger, Viswanath Meenakshisundaram, Christopher B. Williams, Timothy E. Long, 3D Printing All-Aromatic Polyimides Using Stereolithographic 3D Printing of Polyamic Acid Salts, „ACS Macro Letters”, 7 (4), 2018, s. 493–497, DOI: 10.1021/acsmacrolett.8b00126 [dostęp 2022-01-13].
  21. ↑ Maruti Hegde, Viswanath Meenakshisundaram, Nicholas Chartrain, Susheel Sekhar, Danesh Tafti, 3D Printing All-Aromatic Polyimides using Mask-Projection Stereolithography: Processing the Nonprocessable, „Advanced Materials”, 29 (31), 2017, s. 1701240, DOI: 10.1002/adma.201701240, ISSN 1521-4095 [dostęp 2022-01-13] (ang.).

Bibliografia

Content Disclaimer

Informasi ini disarikan dari Wikipedia dan disajikan kembali untuk tujuan edukasi. Konten tersedia di bawah lisensi CC BY-SA 3.0. Kami tidak bertanggung jawab atas ketidakakuratan data yang bersumber dari kontribusi publik tersebut.

  1. The information displayed on this website is sourced in part or in whole from Wikipedia and has been adapted for the purpose of restating it. We strive to provide accurate and relevant information, however:
  2. There is no guarantee of absolute accuracy. Wikipedia is an open, collaborative project that can be edited by anyone, so information is subject to change.
  3. It is not intended to constitute professional advice. The content displayed is for informational and educational purposes only. For important decisions (e.g., medical, legal, or financial), please consult a professional.
  4. Content copyright. Wikipedia is licensed under the Creative Commons Attribution-ShareAlike License (CC BY-SA). This means that content may be reused with appropriate attribution and shared under a similar license.
  5. Responsible use. Any risk arising from the use of information from this website is entirely the responsibility of the user.
Kembali kehalaman sebelumnya