铅笔芯里面的石墨可以导电,那么能否用铅笔在纸上画出一个可以导电的、实用的电路?
好想法。
首先,利用铅笔芯的石墨导电性画电路,是对的,也是能导电的。
但实用的电路就要看是什么电路了,普通220V市电因电流大,对导电体的载流量有要求,铅笔芯的画电路,基本达不到要求,所以实用电路运行不了。
如果是类似集成电路的弱电路,倒有可能性,但画的体积太大,成本正常比集成电路会只高不低,所以不实用。
这个思路很好,也许以后的电路板,不再是涂胶蚀刻工艺制作,而是直接”画“出来的。将会减少很多成本浪费,及减少对环境的污染影响,是个环保制作的工艺,值得深入研发下。
能提出这个问题,说明你还是很爱思考的。 确实,石墨是非常好的导体,而铅笔芯的主要成分就是石墨和粘土,那这么说的话,铅笔芯不就是非常好的导体了吗?其实并不是。
石墨的结构是一层一层的,虽然石墨的导电能力不错,但这也只限于二维空间的导电,也就是说,在同一层中,它的导电效果很好,但如果是跨层的,它的导电性能就要大打折扣了,基本就是不导电的状态。而铅笔芯呢,是将石墨打碎之后靠粘土来塑形的,因此上导电性能并没有那么好。 铅笔的笔迹比较松散,因此上导电性就更差了,恐怕不能作为理想的电路使用。但并不是说不能实现。
首先要选用一根较软的铅笔,铅笔越软越黑,代表他的含石墨量越高,要达到导电的效果也就越容易。再有就是使用的时候要反复涂抹,争取让所有的铅笔颗粒都能接上。这样呢或许可以让铅笔笔迹勉强导电,但也不要寄希望太多,因为铅笔芯本身到店就不怎么样。 如果想用笔画电路的话,市面上出现一种导电墨水,比较著名的是Circuit Scribe,它是由Electroninks Incorporated团队设计的一款可以画出电路的圆珠笔,有了它你可以书写导电银墨水,从而把制作电路板的工作变得像是涂鸦那么简单。
铅笔芯是用石墨加填料制成,因此可以画电路;但不一定实用,因为画出的石墨线条电阻值不精确,很难达到预定值。
不过,可以告诉你,这种铅笔画的石墨线条虽然精度不足以作电路使用,但却有过实用价值。上世纪六十年代我和我的大学同班同学,都曾经用它画过这种铅笔线条,并用这种线条切割铁氧体瓷芯。
那岁月,我们学习之余,没有手机玩,都喜欢自己组装半导体收音机,在组装过程中,如果觉得铁氧体天线磁棒太长,就用铅笔画条线,把它切掉一段(瓷棒的硬度大于钢铁,是无法用刀子切断的);另外当时,黑白电视机还不太普及,于是就自己动手组装黑白电视机,由于那时电视机的平面显示器还没出世,用的是显像管,需要在碗状铁氧体磁芯上绕制线圈,而绕制前必须把碗状铁氧体磁芯切割成两半,其切割的过程也是靠铅笔画的线。
具体做法是,在需要切断的地方用铅笔画上一圈闭合线。将万用表的两只表笔分别插入接线板,再将两只表笔的另一端接触铅笔石墨闭合线条相距最远的位置。说时迟,那时快,只听“啪”一个爆炸声,同时一道闪光,整个操作结束。要切的东西已被切断,虽然从表面看仍然完好无损。稍一触碰,你就会发现,已经被分成两部分了。实际上,当时的收音机厂、电视机厂也是利用这类方法切割铁氧体磁芯的。
其原理是,利用220V的交流电,在铅笔画出的石墨线条电阻上,瞬间产生大量的(焦耳)热,靠局部产生剧烈热膨胀,将高硬度的铁氧体陶瓷切开(炸裂)。至于所使用的万用表笔,就更方便了,因为我们每人有一个自己组装的万用表(组装万用表,使用的是经过精密计算和精心挑选的精密电阻器,与50μA的电流表头组装,组装起来后由仪表室帮助校准,万用表精度还是不错的哦)。
整个操作过程中,首先要注意的是,操作安全。两只万用表笔插入接线板后,它们另一端之间就有了220V的交流电压,切不可接触表笔脚;在发出爆炸声和闪光的放电时,切不可手忙脚乱,让表笔接触到人,引起触电。全部准备工作完成后,再去接通电源;切断电源后,从能接触被加工件(刚切割后,铁氧体磁芯还是很烫的)。