Токопроводящий (conductive) филамент набирает популярность в электротехнических проектах «сделай сам». Читайте дальше, чтобы узнать больше о лучших брендах!
Токопроводящий филамент — это новый тип материала, который отлично подходит для небольших электронных проектов «сделай сам» или небольших электрических схем. Токопроводящий материал означает, что через него может проходить электричество, что позволяет использовать его в таких проектах, как брелоки, светодиодный фонарик или сенсорные датчики.
В качестве основного материала для таких филаментов часто используется PLA, но применяются и другие материалы (например ABS). Большинство, если не все, проводящие филаменты содержат графитированный углеродный материал или графен, а также другие добавки, которые обеспечивают проводимость филамента.
В этой статье мы расскажем о научном обосновании токопроводящих филаментов, их применении и некоторых лучших марках, которые можно приобрести.
Особенности
Для передачи электричества токопроводящему PLA необходим источник питания (например аккумулятор). Хотя филамент может работать с электричеством, мы не рекомендуем испытывать ее на прочность, поскольку при горении пластика могут выделяться канцерогены. Тесты на электрическую нагрузку показали, что проводящий PLA может выдерживать напряжение от 0 до 60 вольт при токе не более 100 мА, но этот показатель зависит от марки.
Хотя филамент не сможет обеспечить энергией ваш дом, он может помочь в небольших проектах, таких как изготовление печатных плат, схем или электронных компонентов, способных питать небольшие устройства, например светодиодные фонарики или датчики. Мы говорим «небольшие», потому что проводящий PLA может работать только с низковольтными устройствами. Под этим мы подразумеваем проекты, которые не потребляют и не требуют большого количества энергии для работы. Это важно иметь в виду при рассмотрении вариантов применения.
Напряжение и удельное сопротивление
Некоторые токопроводящие филаменты лучше других приспособлены к работе с определенными напряжениями. Поэтому мы будем сравнивать продукты по уровню удельного электрического сопротивления, которое является обратным показателем проводимости.
Многие, кто знаком с электроникой, уже знают, что сопротивление (измеряется в Ω) — это фиксированная величина, зависящая от конкретного компонента. С другой стороны, удельное сопротивление (измеряется в Ω⋅cm) — это более общая мера, характеризующая насколько хорошо материал сопротивляется прохождению тока. Сопротивление объекта зависит от его удельного сопротивления и размеров:
R = ρ(l/A)
где ρ — удельное сопротивление, l — длина объекта, а A — площадь его поперечного сечения. Таким образом, резистор сопротивлением 100 Ом может иметь сопротивление 100 Ом, но материал, из которого он изготовлен, может иметь любое значение удельного сопротивления.
Если отбросить математику, то для целей данной статьи достаточно знать, что чем меньше удельное сопротивление, тем более проводящим является филамент и наоборот. Кроме того, мы будем представлять удельное сопротивление в терминах Ω⋅cm, которые чаще всего указываются производителями.
Сравнение удельного сопротивления
Представленные в этом списке нити имеют широкий диапазон удельного сопротивления, поэтому перед покупкой следует убедиться в том, что вы знаете, что приобретаете. Чтобы помочь вам оценить значение некоторых величин, приведем несколько примеров:
- Медь: 0,00000168 Ω⋅cm (высокопроводящая).
- Питьевая вода: 2 000-20 000 Ω⋅cm (токопроводящая)
- Кремний: 230 000 Ω⋅см (полупроводящий)
- Твердая резина: 1 000 000 000 000 000 000 000 000 Ω⋅см (непроводящая)
Важно также знать, что печать с использованием токопроводящего филамента может быть неравномерно проводящей по всем осям. Это связано с тем, что материал печатается непрерывно в плоскости XY, но послойно в направлении Z. Таким образом, в первом случае молекулы материала будут лучше контактировать. Чтобы добиться наилучшей проводимости, следует помнить об этом при выборе ориентации детали.
Теперь, когда вы знаете некоторые сведения об электричестве, давайте займемся этими удивительными филаментами!
Проверить цену токопроводящего филамента можно на следующих сайтах:
Yousu
Yousu — это китайская компания, специализирующаяся на исследованиях, разработке и производстве материалов для 3D-печати, а также аксессуаров. Она сделала себе имя благодаря линейке доступных по цене филаментов, в том числе токопроводящих PLA и TPU-филаментов, которые привлекли к себе внимание благодаря своей доступности и перспективным свойствам.
Токопроводящие PLA-филаменты по цене около 5000 руб. являются самым дешевым вариантом. За TPU-филамент придется заплатить на ~1000 рублей больше. Несмотря на то, что этот материал не ударит по вашему кошельку и обещает высокую проводимость с удельным сопротивлением 7 Ω⋅cm, отзывы пользователей неоднозначны. Некоторые пользователи отмечают удовлетворительные характеристики и считают его подходящим для своих проектов, в то время как другие сталкиваются с проблемами, связанными с постоянным удельным сопротивлением и хрупкостью филамента.
- Цена/кг: ∼ 4900 ₽ (PLA); ~ 5900 ₽ (TPU)
- Диаметр филамента: 1,75 мм
- Удельное сопротивление: 7 Ω⋅см
- Температура сопла: 180-230 °C (PLA); 190-220 °C (TPU)
- Температура стола: 40-60 °C
Проверить цену токопроводящего филамента Yousu можно на следующих сайтах:
Erilles
Erilles это бренд электроники с китайского марткетплейса с быстрой доставкой в Россию. Хотя компания занимается электорникой в их ассортименте есть место для филамента представлены такие специальные материалы, как многоцветные филаменты, светящий в темноте филамент и токопроводящий филамент.
Хотя филамент Erilles являются одним из самых доступных по цене, они имеют свои ограничения. Этот филамент лучше всего подходит для создания малогабаритных светодиодных схем, разработки устройств с сенсорной емкостью и решения задач с низким уровнем электростатического разряда (ESD). Кроме того, некоторые пользователи отмечают, что этот филамент имеют более высокое удельное сопротивление, чем ожидалось, что ограничивает их пригодность для более сложных проектов.
- Цена/кг: ∼ 8000 ₽
- Диаметр филамента: 1,75 мм
- Удельное сопротивление: 1,5 Ω⋅см
- Температура сопла: 230-280 °C
- Температура стола: 80-100 °C
Проверить цену токопроводящего филамента Erilles можно на следующих сайтах:
