The growingwing Use of Silver and Gold in Electronic Contact Materials

وقد تم تقدير قيمة الفضة والذهب منذ وقت طويل بالنسبة لجمالهما وعظمتهما، ولكنهما في التكنولوجيا الحديثة، يؤديان دورا حاسما في مواد الاتصال الإلكترونية، حيث أن سلوكهما الكهربائي الاستثنائي ومقاومتهما للتآكل يجعلانهما لا غنى عنهما لضمان وجود وصلات كهربائية موثوقة في مجموعة واسعة من الأجهزة، ومن السماع الذكي في جيبكم إلى القطب الأرضي، فإن هذه المعادن الثمينة تتيح تدفق الإشارات والتبني الإلكترونيين بشكل لا يرقى.

لماذا الاتصالات الإلكترونية الفضية والذهبية

ويعتمد اختيار مواد الاتصال في الإلكترونيات على توازن دقيق بين الممتلكات الكهربائية والميكانيكية والبيئية، ويتجاوز الذهب والفلزات الأساسية الفضية باستمرار مثل النحاس والحمض في كل مظلة حرجة تقريبا، مما يجعلها الخيار غير المقصود بالنسبة للاتصالات ذات الموثوقية العالية.

السلوكيات الكهربائية ونزاهة الإشارات

ويُضفي على أعلى درجة من السلوك الكهربائي لأي معدن في درجة حرارة الغرفة، إذ يبلغ حوالي 106 في المائة من المعيار الدولي للنحاس الأنال، وهذا يعني أنه بالنسبة لقطعة معينة، يمكن للتواصل الفضي أن يحمل أكثر من أي مادة أخرى من حيث فقدانها مقاومة، فالذهب أقل سلوكاً طفيفاً، حيث يبلغ حوالي 70 في المائة من النظام الدولي للسواتل، ولكنه لا يزال أكثر مرونة بكثير من النحاس أو جهاز للوصل بالألم.

المقاومة والثقة الطويلة الأجل

فالذهب غير مهيأ تقريباً في الهواء ويقاوم التخدير والأكسدة ومعظم الهجمات الكيميائية، ولا يشكل طبقة من الأوكسيدات المضغوطة، التي تشكل مشكلة بالنسبة للمعادن مثل النحاس أو الألمنيوم، وهذا يجعل من المثل الأعلى للذهب بالنسبة للتطبيقات التي قد تظل فيها الاتصالات غير مزودة لسنوات، ولكن يجب أن تعمل على الفور عندما تكون المشاركة في الربط بين الفلزات أو في فترات الذروة.

التطبيقات الإلكترونية الحديثة

ويمتد استخدام الفضة والذهب في الاتصالات تقريباً إلى كل قطاع من قطاعات صناعة الإلكترونيات، من السلع الاستهلاكية إلى الهياكل الأساسية الحيوية.

Consumer Electronics: Smartphones, Laptops, and Wearables

وفي هاتف ذكى نموذجي، يستخدم الذهب في موصل بطاقات السيم، والاتصالات بالبطارية، وشحن دبابيس الموانئ، والعديد من نقاط الاتصال الأخرى، ويُوجد في سلفل بصورة عامة في الدوائر الداخلية، والمفاتيح، وأبواب المبيعات من لوحات الدوائر المطبوعة، ويستلزم تقليل هذه الأجهزة اتصالات يومية رفيعة ودقيقة للغاية يجب أن تنجو من آلاف دورات الدمج والتعرض البيئي.

السيارات والفضاء الجوي: القابلية للثقة القصوى

وصناعة السيارات هي مستهلك رئيسي ومتنام للاتصالات المعدنية الثمينة، إذ أن المركبات الحديثة تحتوي على مئات وحدات التحكم الإلكتروني، والمجسات، والمحركات، وجميعها متصلة بأوساط الأسلاك ذات محطات طرفية ذات فتحات فضية عالية، ويجب أن تكون هذه الاتصالات قادرة على تحمل درجات الحرارة القصوى من - 40 درجة مئوية إلى أكثر من 150 درجة مئوية، والاحترار، والتعرض للرطوبة العالية، والوقود.

الأجهزة الطبية: معدات تخطيطية وتشخيصية

في الأجهزة الطبية، الموثوقية هي مسألة حياة وموت، وتُستخدم الاتصالات الذهبية في أجهزة الوصل، والمشغّلين، والمنشطات العصبية بسبب تطابقها البيولوجي وعدم صحتها داخل الجسم، وتظهر الاتصالات الفضية في معدات التشخيص مثل آلات التصوير بالرنين المغناطيسي، والمنتجات فوق الصوتية، ونظم رصد المرضى، حيث تكون سلامة الإشارات ذات أهمية قصوى.

Renewable Energy and Power Electronics

وقد فتح الانتقال إلى مصادر الطاقة المتجددة تطبيقات جديدة للفض والذهب في أجهزة توليد الطاقة الإلكترونية، وتستخدم الاتصالات الفضية على نطاق واسع في حافلات الألواح الشمسية ومقاطعاتها بسبب قدرتها على التعامل مع التيارات العالية التي تنطوي على خسائر مقاومة ضئيلة، ويوجد الذهب في موصلات اللافتات ونظم إدارة البطاريات حيث تكون مقاومة التآكل حرجة في البيئات الخارجية.

الاعتبارات الاقتصادية والمتعلقة بالإمدادات

ارتفاع تكلفة المعادن الثمينة يُشكل توتراً مستمراً بين الأداء والميزانية، ويجب على المهندسين أن يتبادلوا المبادلات حسب الأهمية الحاسمة للتطبيق.

تكاليف تداول الأداء في فيرسوس

إن أسعار الذهب مرتفعة ومتقلبة في الماضي، تتجاوز في كثير من الأحيان 800 1 دولار لكل أونس، أما سيلفر، في حين أنها أكثر تكلفة بحوالي 24 دولاراً للأوقية، فهي تمثل تكلفة كبيرة في صناعة الحجم، ولموازنة هذه التكاليف، كثيراً ما يستخدم المصنعون تقنيات التعبئة الانتقائية - الذهب المطبق فقط على منطقة الاتصال الفعلية للموصل، بينما يُصنع الباقي من معدن أساسي مثل برونز أو كبديل للفولة.

إعادة التدوير والاستدامة

يمكن إعادة تدوير كل من الفضة والذهب دون فقدان الجودة، كما أن صناعة الإلكترونيات لديها قنوات إعادة تدوير راسخة، فالتعدين الحضري من الهواتف الإلكترونية، والحواسيب، ولوحات الدوائر، يزود الآن بجزء كبير من الطلب المعدني على النطاق العالمي، واسترداد الذهب والفضة من الأجهزة الإلكترونية لا يقلل من الحاجة إلى التعدين الإلكتروني المدمر بيئياً، بل يخفض أيضاً من ضغط دورة الحياة.

الابتكارات في مواد الاتصال

ويواصل علماء ومهندسون المواد تطوير صياغات وعمليات جديدة إما لخفض التكاليف أو تعزيز الأداء أو كليهما.

المركبات والخطوط الفضية

هذه المادة المُتَعَدَّدة من الـ50 من الـ (الـ (الـ (الـمُـنـيـد)

تقنيات البلاستيك الذهبي: العصي وحواجز الديفو

وتتطور تقنيات الترسيب الحديثة التي لا تحصى بالكهرباء، وتسمح بضبط سميك الذهب بشكل دقيق للغاية إلى عُشر نفايات وكلفة مصغرة، كما تستخدم في تطبيقات ذات درجة حرارة عالية، أداة لربط الذهب بالنيكل أو باللاديوم كحاجز للدفاع لمنع النحاس أو الفضة من الهجرة من خلال الإثراء المستمر للذهب.

علم النانو والتدوين المتقدم

وتفتح هذه التكنولوجيا حدودا جديدة، ويمكن طباعة أكاسيد النانووير الفضية على مواضع فرعية مرنة للأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء والعرضات القابلة للذوبان، وإن كانت تستخدم بشكل أكثر شيوعا للكهرباء الشفافة بدلا من الاتصالات الميكانيكية، كما يقوم الباحثون بتطوير المعاطف ذاتية الصنع التي تجمع بين كميات صغيرة من الذهب أو النُهج الفوقية أو الحد الأدنى من المعاطفة، التي تطبق على معادن ذات التكلفة المنخفضة.

التوقعات والاتجاهات المستقبلية

ومن المتوقع أن يزداد الطلب على الفضة والذهب في الاتصالات الإلكترونية بقوة في السنوات القادمة، بقيادة عدة ميغاترينات.

التنويم الطفولي و5G/6G

As[انكماش الأجهزة، تصبح أسطح الاتصال أصغر، وتزداد الكثافة الحالية لكل منطقة من مناطق الوحدة، مما يعجل الحاجة إلى مواد ذات أدنى قدرة على المقاومة وأعلى مقاومة للهجرة الكهرومغناطيسية، حيث أن الذهب والفضة يناسبان هذه القيود بشكل فريد، إذ إن شبكات الـ 5 زاي (و6G) قريباً تتطلب أعداداً هائلة من أجهزة الربط الصغيرة والتردد العالي في محطات الأساس، والهوائيات، ومعدات المستعمل

المركبات الكهربائية والهياكل الأساسية المرسمة

إن المركبات الكهربائية هي محرك نمو قوي، حيث أن كل مركبة من المركبات الكهربائية تحتوي على آلاف الاتصالات الفلزية الثمينة في نظام إدارة البطاريات، ومتحكم السيارات، وأجهزة الاستحواذ، ونظم الأمان، علاوة على أن التراكم العالمي لمحطات شحن المركبات الإلكترونية يتطلب وصلات قوية ودقيقة جداً يمكنها تحمل آلاف دورات الغليان في الهواء الطلق، كما أن العديد من أجهزة الربط بالكابلات تستخدم أجهزة الدفع الفضية لزيادة سرعة التعبئة إلى 350 كيلو متراً.

التكنولوجيات الناشئة: إلكترونات ملوثة باليوت ومرنة

إن شبكة إنترنت الأشياء تصور عشرات بلايين الأجهزة المترابطة، التي سيعمل الكثير منها في بيئات صعبة - من الحقول الزراعية إلى الروبوتات الصناعية، كما أن الموصلات المنخفضة التكلفة والموثوقة ضرورية، والفلزات الثمينة توفر أفضل مزيج من السلوكية والقدرة على الاستمرار في العمليات الطويلة الأجل الخالية من الصيانة، كما أن الإلكترونيات المرنة التي تتطلب اتصالات يمكن أن تتحول تكرارا إلى تقنيات صنعية ذات قيمة عالية، مثل تقنيات الصنع الذهبي والفضة.

خاتمة

إن الفض والذهب أكثر بكثير من المعادن الازدحامية، فخصائصهما المادية والكيميائية الفريدة تجعلها أساسية بالنسبة للوصلات التي تربط الأجهزة الإلكترونية الحديثة، ومن أصغر الهواتف الذكية إلى أكبر مجموعة من البطاريات الإلكترونية، تكفل هذه المواد نقل الإشارات بشكل نظيف وتدفقات الطاقة بشكل موثوق به، وفي حين أن التكلفة والإمدادات تمثل تحديات مستمرة، فإن الابتكارات في السبيكات، واللوحات، والندوب لا تزال تدفع الحدود الممكنة.