کاربرد PEEK پلاستیکی مهندسی ویژه

تقاضا برای PEEK در حوزه خودرو به تدریج به دلیل ارتقاء مواد قطعات خودرو و سیم لعابی موتورهای ولتاژ بالا در حال افزایش است.

انتظار می‌رود PEEK با عملکرد جامع عالی خود، جایگزین فلز و سایر پلاستیک‌های مهندسی در برخی قطعات شود. PEEK دارای مقاومت اصطکاکی خوب، خواص مکانیکی جامع، خود روانکاری و عمر طولانی‌تر است، اما همچنین تأثیر مثبتی بر سبک وزن خودروها دارد که آن را به جایگزینی برای مواد فلزی در قطعات کلیدی تبدیل می‌کند. کاربرد فعلی مواد PEEK در زمینه خودروهای سوخت سنتی عمدتاً در یاتاقان‌ها و آب‌بندها متمرکز است. در زمینه خودروهای انرژی نو، به جز یاتاقان‌ها و آب‌بندها، کاربرد آن عمدتاً شامل چرخ‌دنده‌ها و شیرهای برقی سیستم چرخشی نیز می‌شود.

با توسعه تدریجی سناریوهای کاربرد مواد PEEK، کاربرد PEEK در حوزه خودرو همچنان گسترش خواهد یافت. کاربرد مواد PEEK در قطعات مختلف مانند چرخ دنده‌ها، واشرها، اتصالات سیستم تعلیق، تیغه‌های پمپ خلاء، هسته‌های سوپاپ ABS، کرم‌های نشیمنگاه و غیره گسترش خواهد یافت و استفاده از آن به تدریج افزایش خواهد یافت. از نظر جایگزینی سایر پلاستیک‌های مهندسی ویژه، تنها پلاستیک‌های مهندسی ویژه‌ای که می‌توانند الزامات مقاومت در برابر سایش و خواص خود روانکاری را برآورده کنند، PEEK و POM هستند و استحکام PEEK بسیار بیشتر از POM است، بنابراین PEEK به تدریج جایگزین POM برای یاتاقان‌های اصلی قدرت خودرو می‌شود. تنها موادی که می‌توانند مقاومت در برابر سایش حلقه‌های آب‌بندی گیربکس را برآورده کنند، PEEK و PPS هستند و PEEK می‌تواند در برابر دمای بالای 250 درجه سانتیگراد مقاومت کند که برای محیط کار حلقه‌های آب‌بندی گیربکس مناسب‌تر از PPS است.

PEEK یک ماده ایده‌آل برای سیم‌های لعاب‌کاری شده موتور است.

افزایش نرخ نفوذ موتورهای ۸۰۰ ولتی، تقاضا برای PEEK را افزایش خواهد داد. برد کوتاه خودروهای انرژی نو، مشکل اصلی مؤثر بر توسعه آنهاست. شارژ سریع ولتاژ بالای ۸۰۰ ولتی مزایای راندمان شارژ بالا را دارد. این مسیر اصلی توسعه فعلی است. هنگامی که ولتاژ سیستم از ۴۰۰ ولت به ۸۰۰ ولت ارتقا می‌یابد، سیستم محرک الکتریکی که مستقیماً به باتری متصل است نیز باید با ولتاژ ۸۰۰ ولت تغذیه شود. در فرآیند ارتقا ولتاژ موتور از ۴۰۰ ولت به ۸۰۰ ولت، الزامات بالاتری بر عملکرد عایق سیم تخت موتور اعمال می‌شود که در افزایش الزامات ولتاژ قابل تحمل سیم و نیاز به استفاده از مواد مقاوم در برابر تخلیه جزئی (PD) آشکار می‌شود. راه‌حل‌های فعلی عمدتاً شامل محلول‌های سیم تخت PEEK و محلول‌های فیلم رنگ ضخیم هستند. مواد سنتی برای سیم‌های لعاب‌دار، استال و پلی‌استر هستند که در مرحله موتور ۴۰۰ ولتی با PI، PEEK و سایر مواد جایگزین شده‌اند. PEEK انعطاف‌پذیر و مقاوم در برابر هیدرولیز است و از نظر ایمنی و جامعیت مواد، نسبت به PI برتری دارد. همچنین سبک‌تر و نازک‌تر است و آن را به ماده‌ای ایده‌آل برای سیم‌های لعابی موتور تبدیل می‌کند. طبق پیش‌بینی NE Times، انتظار می‌رود میزان نفوذ موتورهای ۸۰۰ ولتی در حوزه خودروهای انرژی نو تا سال ۲۰۲۷ به ۴۰ درصد برسد. طبق داده‌های شبکه غیرآهنی شانگهای، انتظار می‌رود میزان نفوذ سیم لعابی PEEK در موتورهای محرک ۸۰۰ ولتی تا سال ۲۰۲۷ از سیم PI با روکش ضخیم بیشتر شود. ما فرض می‌کنیم که میزان نفوذ ۵۰ درصد باشد، بر اساس سیم لعابی موتور ۸۰۰ ولتی مورد استفاده در هر خودرو که از حدود ۴۷۰ گرم PEEK استفاده می‌کند و پیش‌بینی سالیوان از فروش ۱۳.۹۹ میلیون خودروی انرژی نو در سال ۲۰۲۷. تخمین زده می‌شود که تقاضای داخلی برای PEEK برای سیم لعابی موتور ۸۰۰ ولتی در سال ۲۰۲۷ به ۱۳۱۵ تن برسد.

مواد PEEK با درجه پزشکی در مقادیر زیاد استفاده نمی‌شوند اما از ارزش بالایی برخوردارند.

در مقایسه با آلیاژهای تیتانیوم، PEEK برای استفاده به عنوان ماده ایمپلنت پزشکی مناسب‌تر است و تقاضای بازار به سرعت در حال رشد است. با افزایش جمعیت سالمند کشور من و افزایش جمعیت سالمندان، تقاضا برای مواد مصرفی پزشکی ارتوپدی افزایش یافته است. در عین حال، افزایش مداوم درآمد سرانه نیز جایگزینی محصولات PEEK با آلیاژها و سایر مواد را تسریع خواهد کرد. از آنجایی که مدول مواد PEEK نزدیک به استخوان‌های انسان است، پوشیدن استخوان‌های انسان در مفاصل آسان نیست. هنگام ترمیم جمجمه، رسانایی حرارتی PEEK مشابه استخوان‌های انسان است و بدن احساس راحتی بیشتری می‌کند. علاوه بر این، از آنجایی که اشعه ایکس می‌تواند از PEEK عبور کند، انجام معاینات بعدی برای بیماران راحت است. بنابراین، اگرچه قیمت مواد PEEK پزشکی فعلی ده برابر آلیاژهای تیتانیوم است، نرخ رشد مرکب سالانه تقاضای بازار برای مواد PEEK پزشکی هنوز 20 تا 30 درصد است که بسیار بیشتر از نرخ رشد 2 تا 4 درصد آلیاژهای تیتانیوم است.

مواد PEEK با گرید پزشکی دارای استانداردهای سختگیرانه‌ای هستند و ارزش افزوده محصولات بسیار بالاتر از مواد PEEK معمولی است. PEEK به عنوان یک ماده زیست خنثی، فاقد فعالیت بیولوژیکی است. هنگامی که در ترمیم استخوان و ادغام استخوان استفاده می‌شود، نمی‌تواند سطح مشترک پایداری با بافت‌های زنده تشکیل دهد و تشکیل همجوشی استخوان با استخوان‌های انسان دشوار است، که استفاده از PEEK را در زمینه پزشکی تا حد زیادی محدود می‌کند. بنابراین، برای بهبود فعالیت بیولوژیکی آن، لازم است برخی از مواد زیست سازگار به مواد پلی اتر اترکتون اضافه شود. فرمول و فرآیند مواد زیست سازگار اضافه شده به مواد PEEK با گرید پزشکی مدت‌هاست که توسط شرکت‌های خارجی در انحصار بوده است و کارخانه‌های مربوطه که مواد PEEK با گرید پزشکی تولید می‌کنند، باید آزمایش‌های GMP را نیز پشت سر بگذارند که سختگیرانه‌تر از استانداردهای ISO صنعتی معمولی هستند. بنابراین، تولیدکنندگان داخلی پیشرفت کندی در صنعتی‌سازی مواد PEEK با گرید پزشکی داشته‌اند و قیمت مواد PEEK با گرید پزشکی همچنان بالا بوده است و ارزش افزوده محصولات بسیار بالاتر از مواد PEEK معمولی است.