防静电安全的 3D 打印材料及其工作原理

防静电（ESD）安全的3D打印材料是专门设计的聚合物，旨在安全地耗散静电，保护敏感的电子元件和组件免受突发静电放电造成的损害。这些材料加入了导电添加剂，如碳纳米管或碳纤维，从而提供可控的电导率或静电耗散性能。

为何防静电材料重要

在制造、装配或搬运过程中，静电积累可能损坏精密电子电路和元件。用于3D打印的治具、夹具、外壳和工具采用防静电材料，可防止静电放电事件，从而避免损坏或降级敏感电子产品。在电子制造、洁净室、航空航天和汽车等对可靠性和安全性要求极高的行业，这种保护尤为关键。

理解表面电阻率

表面电阻率是定义防静电材料性能的关键属性。它测量沿材料表面流动的电流阻力，单位为每平方欧姆（Ω/sq）。与体积电阻率不同，表面电阻率仅与二维表面层的导电性有关。具有高表面电阻率的材料是绝缘性的，而具有低电阻率的材料会变得导电。

对于防静电材料，理想的表面电阻率范围通常落在10^4至10^9 Ω/sq之间。该范围允许材料有效耗散静电而不变为完全导电。如果表面电阻率过低（约低于10^4 Ω/sq），材料可能表现得像导体，这会导致不希望的电流流动并造成损害。相反，如果电阻率过高，静电将无法有效耗散。

防静电3D打印材料的应用

防静电丝材适用于：

• 电子外壳与封装

• 印刷电路板（PCB）存储与运输组件

• 电子制造中的治具、夹具和装配工具

• 需要静电控制的洁净室兼容零件

• 工业与汽车领域需兼顾机械强度与静电耗散的结构部件

Polymaker的防静电材料：Fiberon™ PETG-ESD 和 PA612-ESD

Polymaker提供两款值得关注的防静电3D打印丝材：

1. Fiberon™ PETG-ESD：

• 以PETG为基底，掺入碳纳米管以实现静电耗散

• 表面电阻率约为10^4到10^7 Ω/sq，提供可靠的ESD防护

• 适用于电子外壳和夹具

• 建议打印温度：250至290°C，热床温度70至80°C

• 更高的打印温度会降低表面电阻率，有助于静电耗散

1. Fiberon™ PA612-ESD：

• 以尼龙（PA612）为基体的复合丝材，增强了碳纳米管并含10%碳纤维

• 具有高机械强度（抗拉强度84 MPa）、尺寸精度和耐热性（HDT高达157°C）

• 表面电阻率在10^4到10^7 Ω/sq之间，适用于静电防护

• 适合用于PCB、外壳、工业治具夹具以及洁净室工具

• 打印温度为280至300°C，热床温度40至50°C

• 在更高温度下打印（例如320°C）可以进一步降低电阻率，可能使零件变得导电

打印温度如何影响电阻率

Fiberon PETG-ESD和PA612-ESD均显示出随着打印温度升高表面电阻率下降的趋势。这意味着更高温度打印的零件具有更好的ESD耗散性能。然而，对于PA612-ESD，过高的打印温度（约320°C）可能使电阻率降低到材料更像导体而不仅仅是耗散性的程度，这可能根据应用需求并非理想。