المعهد الكوري لأبحاث علوم المواد يطور طلاء فضيًا مقاومًا للتآكل بصلادة أعلى بنسبة 23%

أخبار ar.wedoany.com، طور فريق بحثي من المعهد الكوري لأبحاث علوم المواد (KIMS) تقنية طلاء مركب من الفضة وPTFE، تعتمد على تشتيت جسيمات PTFE النانوية بشكل مستقر في حمام طلاء فضي حمضي خالٍ من السيانيد، لإنتاج طلاء فضي عالي المقاومة للتآكل تزيد صلادته بنحو 23% مقارنة بطبقات الفضة النقية التقليدية، ويقل معامل احتكاكه عن 0.2. تُستخدم هذه التقنية في المكونات المعرضة للاحتكاك والتلامس المتكرر، مثل الموصلات والمرحلات في السيارات الكهربائية والتلامسات الكهربائية في الأجهزة الإلكترونية.

نظرًا لموصليته الكهربائية الممتازة، يُستخدم طلاء الفضة على نطاق واسع في التلامسات الكهربائية لموصلات السيارات الكهربائية ومرحلات السيارات والمفاتيح الإلكترونية. إلا أن الفضة لينة نسبيًا، مما يؤدي إلى خدش وتآكل سطح الطلاء أثناء عمليات التوصيل والفصل المتكررة للموصلات أو التشغيل المستمر للمرحلات، مما يضر بموثوقية التلامس الكهربائي. حاول الباحثون سابقًا إضافة جسيمات PTFE لتقليل الاحتكاك، لكن جسيمات PTFE النانوية تميل إلى التكتل في محلول الطلاء، حيث يؤدي التركيز العالي إلى إضعاف الطلاء بينما لا يحقق التركيز المنخفض تقليلًا كافيًا للاحتكاك. بالإضافة إلى ذلك، تشكل أحواض الطلاء التقليدية القائمة على السيانيد مخاطر تتعلق بسلامة مكان العمل ومعالجة مياه الصرف الصحي.

طور فريق KIMS البحثي تقنية للتحكم الدقيق في تشتت جسيمات PTFE النانوية. باستخدام حمام طلاء فضي حمضي خالٍ من السيانيد يحتوي على مادة خافضة للتوتر السطحي فلورية من نوع FC-4، ومن خلال تحسين حموضة المحلول وتركيز المادة الخافضة للتوتر السطحي ومحتوى PTFE، تم منع تكتل الجسيمات النانوية وضمان دمجها بشكل متجانس في طبقة الفضة. أثبتت التحليلات التجريبية والمحاكاة الديناميكية الجزيئية آلية عمل هذه المادة الخافضة للتوتر السطحي في الحفاظ على تشتت PTFE المستقر.

تعمل جسيمات PTFE الموزعة بشكل متجانس في طبقة الفضة كمواد تشحيم صلبة، مما يقلل الاحتكاك بشكل كبير، وفي الوقت نفسه يجعل حبيبات الفضة أدق وأكثر كثافة، مما ينتج طبقة أصلد. مقارنة بطبقات الفضة النقية التقليدية، تزيد صلادة طبقة الفضة المركبة المطورة بنحو 23%، ويقل معامل احتكاكها عن 0.2، مع مقاومة ممتازة للتآكل، مما يتغلب على المعضلة طويلة الأمد بين الصلادة وتقليل الاحتكاك.

يمكن تطبيق هذه التقنية على المكونات المعدنية التي تتعرض للتلامس والانزلاق السطحي المتكرر، مثل موصلات السيارات الكهربائية وتلامسات المرحلات والمفاتيح وإطارات التوصيل والأطراف الإلكترونية. مع انتشار المكونات الكهربائية ذات الجهد العالي والتيار الكبير في السيارات الكهربائية، تزداد أهمية التقنيات التي تحافظ على تلامس كهربائي موثوق. من المتوقع أن يطيل هذا الطلاء عمر المكونات ويقلل تكاليف الصيانة والاستبدال. من المتوقع أن يصل سوق الطلاء الكهربائي العالمي إلى حوالي 27.2 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2032، وستستمر القيمة الصناعية لتقنيات طلاء الفضة عالية الموثوقية في النمو.

تستخدم هذه التقنية حمام طلاء فضي حمضي خالٍ من السيانيد، مما يحسن سلامة مكان العمل ويخفف عبء معالجة مياه الصرف الصحي. قد يؤدي تطبيقها على المكونات كبيرة المساحة وعمليات الإنتاج الضخم إلى تسريع تسويق الطلاء الفضي عالي الأداء والصديق للبيئة، وتعزيز الاستقلالية التقنية والقدرة التنافسية لكوريا في سوق مواد طلاء الفضة ومكونات التلامس الكهربائي عالية القيمة.

صرح الباحث الكبير في KIMS، سيل كيم، بأن هذه التقنية قادرة على إنتاج طبقات فضية عالية الأداء، مما يحسن المتانة في ظل ظروف التلامس المتكرر ويلغي الحاجة إلى السيانيد شديد السمية. يخطط الفريق البحثي في الخطوة التالية للتحقق من الأداء على مكونات فعلية وتوسيع نطاق التقنية للإنتاج الصناعي على نطاق واسع. حصل البحث على تمويل من وزارة التجارة والصناعة والطاقة ووزارة العلوم وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات، ونُشرت نتائجه عبر الإنترنت في 8 يونيو 2026 في مجلة "Surface and Coatings Technology".