基于可溶性掺杂聚苯胺的导电聚合物的新型涂层可以在功能和应用方面比当前的电容器涂层技术有显著改善。2022世界杯八强水位分析这种新型涂料与传统的导电聚合物涂料具有相同的优点，但制造时间显著缩短，并具有其他增强的属性。

电容器对电子产品的功能至关重要。从汽车到无线电话、笔记本电脑和GPS设备，所有的电子产品都需要电容器才能正常工作。在固体电解电容器中使用导电聚合物涂层作为阴极对电子制造业同样至关重要，因为这种类型的涂层提供了几个关键的好处。

导电聚合物阴极通常会提高电容器释放电荷的速度——这是当今高速电子产品的一个关键特征。它们还降低了等效串联电阻(ESR)，这有助于降低电路板的能量需求。此外，导电聚合物阴极允许更高的单位电容，这意味着可以在更小的区域内产生更多的能量，支持器件小型化的驱动。

所面临的挑战

目前用于涂覆固体电解质电容器阳极体的导电聚合物通常由聚噻吩- (PEDOT)或聚吡咯- (PPY)制成，它们需要在电容器上进行化学聚合。这种聚合是一个复杂的过程，会产生不必要的浪费——有时超过80%——并减缓制造过程。

此外，目前导电聚合物涂层受到电容器在制造和实际使用中自然暴露的水分和湿度的负面影响。这一弱点降低了电容器的电荷存储能力，使其效率降低。

聚苯胺基溶液

为了应对这些挑战，并提供更具成本效益和时间效率的解决方案，研究人员开发了一种用于固体电解电容器阳极的新型导电聚合物涂层*。这些新型涂层基于一种被称为可溶性掺杂聚苯胺的导电聚合物，与目前的电容器涂层技术相比，在功能和应用方面都有显著改进。2022世界杯八强水位分析这种新型涂料与传统的导电聚合物涂料具有相同的优点，但制造时间显著缩短，并具有其他增强的属性。它们可以用作最终涂层，改善角落、边缘和缺陷周围的电气连接;作为其他系统的全面替代和电气完井阶段的新解决方案;或者作为一种内部涂层，支持单位体积更高的电容，并用于内部阴极形成阶段。

性能优势

与当前导电聚合物涂层一样，聚苯胺基涂层通过浸渍和干燥过程应用于电容器阳极。然而，与传统系统需要多达30个步骤相比，新涂层在最后一个热激活步骤之前只需要1到5个步骤(见表1)。在聚苯胺基技术的最后一个步骤中，专利工艺提高了涂层的导电性和完整性。302°F(150°C)的短热处理步骤可以使聚合物链交联，加强分子间和分子内的键合，将一个聚合物链连接到另一个聚合物链上，提高涂层的性能。具体来说，该处理步骤将电导率从~10西门子每厘米(S/cm)提高到>100 S/cm。这一步骤还使涂层具有高水平的耐化学性，进一步增强其在暴露于其他化学物质和金属时的兼容性和完整性。

新的涂层是真正的成膜者，在整个部分提供均匀的覆盖，包括角落。它们在392°F(200°C)以上也具有热稳定性。事实上，测试表明，铸膜暴露在212°F(100°C)下100小时后，涂层的导电性增加了21%。在电容器制造过程中，这种好处转化为耐久性，因为阳极暴露在热量下。涂层不脆;它们很容易符合电容器中其他材料层的热膨胀。

新技术的另一个关键特性是其固有的疏水性，这是目前导电聚合物基涂层化学中不具备的特性。电容器在制造和实际使用过程中所暴露的湿度和湿度对新涂层的导电性几乎没有影响。对薄膜样品的加速老化测试表明，聚苯胺基涂层的性能始终优于目前领先的涂层。在85%相对湿度和185°F(85°C)下连续暴露100小时后，两种不同等级的具有两种不同启动电导率的聚苯胺涂料的电导率几乎没有变化(见图1)。

功函数

材料的功函数被定义为从物质中提取电子并将其移动到真空中零能量状态所必需的能量。对于金属，功函数决定了它们所表现出的许多性质和行为。它还控制着金属与其他材料的相互作用。

新涂层的一个有利特性是它们的功函数可调，这使得涂层与各种金属更兼容(见图2)。尽管金属有固定的功函数，但新涂层中使用的聚苯胺的功函数可以通过专有的掺杂工艺进行调整，其中沿聚合物骨架的电荷密度是可控的。这意味着涂层可以根据个别电容器制造商的需要进行调整。由于其可调的功功能，涂层形成了一种自愈结构，倾向于氧化金属氧化物结构中的任何缺陷。

涂层材料还具有高带隙(3 eV)。这一特性意味着当去掺杂时，聚合物形成一个良好的介电绝缘体，将在短路事件中保护电容器。该特性为电容器用户增加了一个重要的安全特性。

底线的好处

新涂层的性能优势可以为电容器制造商的底线提供几个明显的好处，特别是通过减少生产时间，零件拒绝率和制造成本。

缩短生产时间。 新涂层中的增溶剂不仅将聚苯胺从绝缘体转化为导体，而且还促进了可加工涂层材料的形成。由于涂层的配方方式，它们不需要在电容器上进行化学聚合。此外，当电容器阳极浸在聚苯胺基系统中，它被涂上均匀的、穿透核心的覆盖层。正是这种覆盖范围使得只需一到五步就可以达到可接受的厚度。对于电容器制造商来说，与传统导电涂料相比，这种优势可以转化为至少节省10个正常工作日的生产时间。

减少零件拒收。 在许多常规涂层系统中，由于电容泄漏，暴露的角会导致零件拒收和良率损失。许多传统的导电聚合物正极材料由于漏电而造成高达10%的良率损失。聚苯胺基涂料能够在整个零件(包括角落)上均匀覆盖，可以将泄漏造成的产量损失降低到1%以下。

聚苯胺基涂料也不会堵塞孔隙，这有时会发生在其他导电聚合物涂料材料的分散上。另一个好处是，新涂层减少了电容器故障，因为它们增加了厚度，并与以前的层(如介电氧化物和其他导电聚合物)粘结良好。由于其与其他化学物质的优异附着力，该涂料可作为制造商使用其他涂料初始层的外部密封剂。

降低制造成本。 聚苯胺基涂层显著减少了涂层电容器阳极体的生产时间，从而为电容器制造商节省了总体生产成本。节省成本的关键是该技术能够有效地涂覆阳极。传统涂料需要大量的浸渍步骤，加上一些关键原材料的锅寿命有限，可能导致近80%的聚合物原材料在单个生产周期内被浪费。相比之下，聚苯胺基涂料是预聚合的，并直接应用到基材上。因此，在每个生产周期中，由于浪费而损失的溶液只有10%或更少。这种浪费的减少可以为电容器制造商转化为可观的成本节约和经济效益，并且可以使公司比仍然依赖当前涂层系统的制造商具有显著的优势。

改进的电容器制造

聚苯胺基导电聚合物涂层为电容器制造工艺的根本改变提供了可能。凭借其改进的性能特征、可调的工作功能以及减少生产时间和制造成本的能力，新涂层可以帮助电容器制造商获得竞争优势。


*新涂料由Crosslink, St. Louis, MO提供，商品名为Crosslink EMPAC™。更多信息，请访问www.crosslinkusa.com．