连接器挥发性颗粒的风险和危害

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2021-12-29 13:56:10 0

仔细选择材料和特殊的放气过程有助于减少连接系统中存在的挥发性颗粒。

在地球上，挥发性化学颗粒物对人类健康产生危害。石油和化学产品中的合成材料，如塑料、家具、地毯、油漆和粘合剂，会释放出挥发性有机化合物和其它化学物质。被称为放气或脱气，挥发性有机物的释放通常在新产品或刚安装的产品中最高，但有些挥发性有机物可以随着材料使用期间而释放，或受到特定的光条件、温度、辐射或清洁过程而释放。接触一些挥发性有机物可能会成为癌症、自身免疫性疾病和其它健康问题的因素之一。

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在具有大量电子设备的封闭室内环境中，如数据中心，来自气体聚合物、粘合剂和环氧树脂致使室内空气污染可能会很高。这些挥发性有机物会导致部件或仪器腐蚀或污染物积聚，降低性能可靠性。它们还可以影响在科学研究中使用的仪器，以及在医学应用中的无菌性。镜子、镜片和传感器特别是会被挥发物凝结和积聚所遮蔽。当挥发性有机物聚集连接器面或触点时，连接器受到影响，降低信号质量。IP等级的密封接头以防止气体挥发可能很有帮助。在封闭条件下，使用空气过滤系统也可以减轻有机物挥发。

然而，在太空中，气体挥发不能被控制。在太空高真空环境中，电子产品和其它材料中的塑料膨胀并释放气体，并对卫星和航天器等设备中使用的高可靠性电子部件产生影响。聚合物对变化的温度或辐射条件做出反应，低地和外轨道的大气条件可以加速空气微粒的运动。

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空间应用中使用的电缆组件必须为低放气量。Times Microwave (时代微波)系统选择非聚合材料，确保在太空飞行中气体挥发最小化。

时代微波系统公司的高级项目经理玛丽亚·卡利亚说：“当卫星发射到大气层时，根据大气层的条件，卫星内部的材料将会放松和释放气体。对于在太空任务中使用的卫星或设备，通常有多种仪器和光学系统，比如透镜。如果通过电子元件释放大量可凝气体，它们会阻碍光学器件的视线，导致关键仪器失效。”

美国宇航局(NASA)、欧洲航天局(ESA)、美国材料测试协会(ASTM)和其它组织已经制定了限制空间应用所用部件排放的指导方针。卡利亚说：“所有塑料都会在一定程度上排气。航天工业中使用最严格的标准之一是ASTME595-15，它定义了材料将产生的排气量所需的测试条件。测量在一定温度下一定时间后凝结的气体量。本标准还定义了在空间应用中释放气体的可接受水平，从而指导了零部件的材料选择。通过遵守该标准，供应商向客户保证，这些材料将在允许的范围内排放一定数量的气体。”

当为空间应用确定连接器或任何其它组件时，工程师需要识别所有材料。卡利亚说，如果材料被NASA或其他相关指南定义为不可接受，可能必须用特定材料制造的部件替换。随着射频应用需要更高频率，低损耗是大多数互连组件的关键要求。改变连接器设计将影响频率波从同轴层进入界面的传输。由于工程师规定了太空应用材料，所有电气设计必须严格审查。像CST软件这样的仿真工具被用于审查技术性能。这些工具将为工程师提供调整设计所需的信息，直到它不仅满足放气要求，而且还满足电气性能要求。

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Cinch的CIN：：APSE系列包括为空间应用开发的定制无焊剂、高密度堆叠连接器和跳线。它们符合ASTME595规定的NASA的出气水平。

Cinch连接解决方案公司的产品经理布拉德·塔拉斯说：“组件中的所有材料，从聚合物到粘合剂、油墨剂和环氧树脂，都应该在确认前进行审核。然后，组件通常通过在特殊的排气炉中固化。这个过程将聚合物暴露在特定温度下，需要经过一段预先确定的时间，迫使气体在模具内部离开。当物质喷出时，它会释放出微小气泡，释放会改变部件的机械结构。Cinch使用烤箱Dura-Con micro-Dsub和 CIN::APSE 定制堆叠连接器线。固化组件有助于确保它在实际操作环境中保持完整性。”

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PEI-Genesis 在特殊真空烤箱中从太空应用的部件中提取挥发性有机物。此过程后，确保组件符合适用标准。专门从事应用于太空和其它高可靠性环境部件的公司可能会有内部排气真空烤箱。其它公司可能会将排气过程外包给专业实验室，这些实验室可以烘焙和测试新的组件，并提供详细的性能测量。保证将喷气或低放气产品交付给客户。

罗德里格斯说：“一旦所有组件都被正确设计、制造、组装和测试，它们就需要从清洁室运送到终端用户那里。这些组件通常被包装在特别设计的静电放电袋中。这些袋子包括一个湿度指示器。由于生产过程得到控制，因此可以测量运输过程中引入的任何湿度变化。这种变化应有可追溯性。”

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Axon电缆制造配备了热室，有助于线束气体挥发，并确保最终应用中的性能。

Axon公司设计和制造ESA和太空等级的线缆、小型连接件、卫星连接器等。艾克森电缆公司的市场项目经理桑德琳·赫尔曼特说：“我们对太空市场应用要求非常精通，并从一开始就把气体挥发考虑在互连设计中。我们为线缆选择热塑性塑料、聚酰亚胺或具有低排气性能的聚四氟乙烯等材料。我们的连接器中使用插入件和密封件的材料也采用同样的方法。选择制造过程中涉及的材料也可以限制放气。例如，用于制造母线的封装工艺等。”

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Axon线缆用于通信卫星和陆基武器系统的配电。该线缆仔细选择材料，尽量减少挥发性气体。

赫尔曼特说，该公司随着产品和指导方针的频繁变化，会密切监控材料的过时情况，并进行审查验证新材料。

电子产品在空间和其它高可靠性的操作环境中面临着极端和具有挑战性的条件。但是供应商可以采取许多措施来面对挥发性有机物的挑战。

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