Кампрэксны аналіз поліэтэрэфіркетона (PEEK)

I. Фізіка-хімічныя ўласцівасці

Поліэтэрэфіркетон (PEEK, CAS №: 29658-26-2) — гэта паўкрышталічны тэрмапластычны спецыяльны інжынерны пластык. Яго малекулярны ланцужок па чарзе злучаны эфірнымі сувязямі (-O-), кетоннымі сувязямі (-CO-) і бензольнымі кольцамі, што надае яму выдатныя комплексныя ўласцівасці. Асноўныя характарыстыкі:

1. Фізічныя ўласцівасці

• Шчыльнасць: 1.3 г/см³. Шчыльнасць мадыфікаваных матэрыялаў значна ніжэй, чым у металаў (напрыклад, шчыльнасць алюмініевага сплаву складае 2.7 г/см³), што забяспечвае перавагі лёгкасці.
• Тэрмастабільнасць:
  • Тэмпература плаўлення — 334°C, бесперапынная рабочая тэмпература дасягае 260°C. Тэмпература дэфармацыі пры нагрэве (HDT) для шкловалакністага тыпу складае 310°C, а для вугляроднага — 320°C.
  • Тэмпература тэрмічнага раскладання — 550°C. Матэрыял можа апрацоўвацца метадам ліцця пад ціскам і экструзіі ў шырокім дыяпазоне тэмператур 340~420°C.
• Механічная трываласць:
  • Трываласць на расцяжэнне — 92 МПа, модуль пругкасці — 3.8 ГПа. Пасля ўзмацнення вугляродным валакном трываласць на расцяжэнне павялічваецца да 210 МПа, а яго ўдзельная трываласць перавышае сталь.
  • Мае выдатную стойкасць да стомы. Пры чаргавальным напружанні можа замяніць металічныя колы, пры гэтым тэрмін службы павялічваецца больш чым у 3 разы.
• Электрычныя ўласцівасці:
  • Дыэлектрычныя страты складаюць усяго 0.002 (пры 1 МГц), дыэлектрычная трываласць — >20 кВ/мм. Захоўвае стабільныя ізаляцыйныя ўласцівасці нават у умовах высокай тэмпературы і вільготнасці.
  • Поверхневое супраціўленне можа быць кантраляваным (10⁵~10⁸ Ω/м²), што адпавядае патрабаванням да антыстатычных электронных кампанентаў.

2. Хімічная стабільнасць

• Валодае вельмі высокай карозійнай стойкасцю. Апрача канцэнтраванай сернай кіслаты, не раствараецца ў арганічных растваральніках, моцных кіслотах і шчолачах. Яго ўласцівасці не пагаршаюцца значна пасля 800 гадзін замачвання ў кіпячай вадзе.
• Мае выдатную гідралітычную стойкасць і можа выкарыстоўвацца для стэрылізацыі парам высокага ціску (134°C, 2 гадзіны), што адпавядае патрабаванням медыцынскай стэрылізацыі.

3. Іншыя характарыстыкі

• Агнестойкасць: Дасягае класа UL 94 V-0 без дадавання агнязасцерагальнікаў, пры гэтым пры гарэнні вылучаецца вельмі мала дыму.
• Біясумяшчальнасць: Адпавядае стандарту ISO 10993, не мае цытатаксічнасці і можа быць імплантаваны ў чалавечы арганізм.
• Зносастойкасць: Каэфіцыент трэння складае ўсяго 0.12 (пасля кампазіцыйнай мадыфікацыі), а тэрмін службы пры зношванні больш чым у 5 разоў перавышае звычайныя інжынерныя пластыкі.

Яго упругасць, цяплоўстойлівасць і ізаляцыя робяць PEEK ідэальным матэрыялам для высокатэхналагічных галін.

II. Асноўныя сферы прымянення

Дзякуючы сваім уласцівасцям "высокай тэмпературастойкасці, трываласці, карозійнай стойкасці і лёгкасці апрацоўкі", PEEK шырока выкарыстоўваецца ў галінах высокатэхналагічнай вытворчасці. Асноўныя сегменты рынку:

1. Медыцына і ахова здароўя (25% рынку)

• Імплантаты: 3D-друкаваныя пратэзы чэрапа, міжпазванковыя клеткі, штучныя суставы і інш. Іх трываласць інтэграцыі з косцямі на 40% вышэй, чым у тытанавых сплаваў, і няма рызыкі вылучэння іёнаў металу.
• Хірургічныя інструменты: Дзяржальні інструментаў для стэрылізацыі высокай тэмпературай і абатменты зубных імплантатаў, якія могуць вытрымліваць шматразовую стэрылізацыю парам высокага ціску.
• Медыцынскае абсталяванне: Каркасы, сумяшчальныя з МРТ, і ўшчыльненні дыялізатараў, што пазбягае ўплыву металу на вынікі даследаванняў.

2. Аэракасмічная прамысловасць (20% рынку)

• Канструкцыйныя кампаненты: Дзверцы гандоляў авіяцыйных рухавікоў, рамы сядзенняў, элементы шасі. Памяншаюць вагу на 20%~30%, паляпшаючы карозійную стойкасць.
• Электронныя кампаненты: Асновы сонечных батарэй спадарожнікаў і высокачастотныя злучнікі, якія стабільна працуюць у экстрэмальных тэмпературах ад -200 да 260°C.

3. Электрамабілі новага пакалення (18% рынку)

• Сілавая сістэма: Вечкі сілавых модуляў рухавікоў і ўшчыльняльныя кольцы батарэйных блокаў (напрыклад, эксклюзіўны пастаўшчык для батарэй CATL 4680), якія могуць вытрымліваць карозію электраліта і высокія тэмпературы.
• Лёгкаваговыя кампаненты: Суставы і падшыпнікі гуманоіднага робата Tesla Optimus выраблены з PEEK, што памяншае агульную вагу робата на 10 кг і павялічвае хуткасць руху на 30%.

4. Прамысловае машынабудаванне (22% рынку)

• Зносастойкія кампаненты: Ушчыльняльныя кольцы высокага ціску і падшыпнікі каробак перадач. Іх тэрмін службы ў 2 разы даўжэй, чым у металічных кампанентаў у умовах адсутнасці змазкі.
• Хімічнае абсталяванне: Футоўкі рэактараў і трубаправоды для здачывы высокачыстых асяроддзяў, якія могуць супрацьстаяць раз'ядальнаму ўздзеянню моцных кіслот і шчолачаў.

5. Электронная інфармацыя (10% рынку)

• Паўправаднікі: Кантэйнеры для пласцін і тэставыя скрынкі для чыпаў. Апрацаваныя мікраадтуліны не маюць задзірак, а стабільнасць памераў дасягае ±0.01 мм.
• 5G/6G: Радыёпразрыстыя купалы і друкаваныя платы. Іх дыэлектрычныя страты складаюць усяго 0.002, што адпавядае патрабаванням высокахуткасной перадачы сігналаў.

6. Новыя сферы

• Гуманоідныя робаты: Адзін робат патрабуе 6~10 кг матэрыялаў PEEK, якія выкарыстоўваюцца ў модулях суставаў і перадаточных частках для замены металу з мэтай паляпшэння лёгкасці і стойкасці да стомы.
• 3D-друк: Індывідуальныя кампаненты (напрыклад, корпусы статараў авіяцыйных рухавікоў) друкуюцца з дапамогай тэхналогіі селектыўнага лазернага спякання (SLS).