La mayoría de las búsquedas sobre las propiedades conductoras de la silicona arrojan los mismos dos resultados: “silicona con negro de humo, conduce la electricidad”. Esto no basta para especificar una pieza. Sin conocer el grado de resistividad, el tipo de relleno y el cambio de dureza, no es posible comparar presupuestos ni predecir el comportamiento de la pieza tras ciclos de compresión.
La silicona conductora es caucho de silicona estándar (PDMS) al que se le añaden rellenos de negro de humo, grafito recubierto de níquel o plata hasta formar una vía conductora continua. Su resistividad volumétrica varía desde aproximadamente 0,001 Ω·cm (con relleno de plata) hasta 10⁸ Ω·cm (para grados antiestáticos). Su resistencia al calor, al frío y a la intemperie es similar a la del polímero base.
¿Qué hace que la silicona sea conductora?
El polímero en sí no contiene sustancias conductoras. El caucho de silicona base es un aislante, con una resistividad volumétrica de alrededor de 10¹⁴–10¹⁵ Ω·cm y una rigidez dieléctrica de entre 20 y 25 kV/mm. La conductividad se añade mecánicamente, mediante la incorporación de suficiente relleno conductor para que las partículas se toquen y formen una red continua a través del caucho.
Ese punto es el umbral de percolación. Por debajo de este valor, la resistividad apenas varía, independientemente de la cantidad de relleno que se añada. Si se supera, la resistividad puede disminuir varios órdenes de magnitud con un cambio de carga de 1 a 2%. Por eso, los grados conductores se formulan, no se mezclan en la planta de producción, y por eso dos proveedores que ofrecen "silicona con relleno de carbono" pueden entregar piezas con resistencias que difieren en tres décadas.
Grados de resistividad volumétrica y sus rellenos típicos
| Clase de grado | resistividad volumétrica | Relleno típico | Uso típico |
|---|---|---|---|
| Antiestático | 10⁶–10⁸ Ω·cm | Negro de humo de baja carga | Almohadillas disipadoras de estática, bandejas de manipulación |
| ESD / disipador estático | 10³–10⁶ Ω·cm | Negro carbón | Juntas de horno de envejecimiento acelerado, juntas para manipulación de circuitos integrados |
| Conductivo (general) | 10¹–10³ Ω·cm | Negro de humo de alta carga | Pastillas de contacto del teclado, almohadillas de conexión a tierra |
| Blindaje EMI, carbono | 0,5–10 Ω·cm | Negro de carbono / fibra de carbono | Juntas de bajo costo para carcasas |
| Blindaje EMI, relleno de metal | 0,001–0,1 Ω·cm | Níquel-grafito, plata-aluminio, plata pura | Juntas de protección MIL-DTL-83528 |
Para referencia, Grados de carbono estándar de Shin-Etsu (EC-BL / EC-BM / EC-BH) se sitúan entre 0,009 y 0,05 Ω·m, es decir, aproximadamente entre 0,9 y 5 Ω·cm. La silicona conductora disponible comercialmente suele ser fiable entre 0,01 Ω·m y 10 Ω·m; por encima de 100 Ω·m, la resistencia fluctúa bruscamente con pequeñas variaciones de carbono, y mantener un valor constante en el rango de 10 kΩ·m a 100 MΩ·m es difícil en la producción.
¿Cómo modifican los rellenos conductores las propiedades mecánicas?
Endure la pieza y reduzca su resistencia al desgarro. El material de relleno que se utiliza por razones eléctricas actúa como refuerzo o como un defecto, según la carga aplicada.
| Propiedad | Silicona estándar (típica) | Conductor relleno de carbono (típico) |
|---|---|---|
| Dureza | Dureza Shore A 30–70, gama completa disponible | Dureza Shore A 45–70, grados blandos limitados |
| Resistencia a la tracción | 6–10 MPa | ~5–6 MPa (≈776 psi) |
| Alargamiento en el punto de ruptura | 300–700% | ~250–350% |
| Resistencia al desgarro | 20–40 kN/m | ~85 ppi (≈15 kN/m) |
| Deformación permanente por compresión (22 h / 175 °C) | 15–30% | Más alto, dependiente del relleno |
| Color | Cualquier | Negro o gris metalizado para los rellenos de metal. |
Esto tiene dos consecuencias para el diseño. Primero, no se puede exigir una silicona conductora Shore A 20 con resistividad de nivel EMI; la cantidad de relleno necesaria no lo permite. Segundo, la fuerza de sellado y la fuerza de contacto eléctrico están acopladas: un compuesto más duro requiere mayor compresión para sellar, y una mayor compresión acelera el asentamiento en una junta que también debe mantener su conductividad.
¿La silicona conductora mantiene el mismo rango de temperatura?
En general, los grados con relleno de carbono mantienen un rango de temperatura continuo de aproximadamente -55 °C a 200 °C, con breves fluctuaciones hasta los 230 °C, y conservan la resistencia al ozono, a los rayos UV y a la intemperie del polímero base. El relleno no altera la estructura de siloxano.
Lo que cambia es la estabilidad del valor eléctrico, no la vida útil de la pieza. Los ciclos repetidos de calentamiento y la compresión prolongada alteran ligeramente la red de relleno, por lo que la resistencia aumenta con el tiempo, aunque el caucho en sí parezca estar en buen estado. Los equipos que prueban un prototipo a temperatura ambiente el primer día rara vez observan esto; en las devoluciones de campo, se manifiesta como un contacto intermitente, no como una junta agrietada. Si la aplicación tiene un límite de resistencia, este debe probarse después del envejecimiento térmico, no antes.
Los rellenos a base de plata presentan su propia limitación: la compatibilidad galvánica con la carcasa de acoplamiento, no la temperatura. La silicona con relleno de plata pura, en contacto con aluminio desnudo en un ambiente de niebla salina, corroe la brida. Por ello, la norma MIL-DTL-83528 clasifica los grados de plata-aluminio y níquel-grafito por separado de la plata pura.
¿Qué normas definen y evalúan estas propiedades?
| Estándar | Qué abarca |
|---|---|
| ASTM D257 | Volumen y resistividad superficial de materiales aislantes y semiconductores |
| ASTM D991 | Resistividad volumétrica de elastómeros conductores de electricidad |
| MIL-DTL-83528 | Materiales de juntas de elastómero conductor para blindaje EMI, según el tipo de relleno. |
| MIL-STD-285 / IEEE 299 | Medición de la eficacia del blindaje de los recintos |
| ASTM D2240 | Dureza durómetro |
| ASTM D412 / D624 | Resistencia a la tracción, elongación, desgarro |
| ASTM D395 | Conjunto de compresión |
| Directiva RoHS 2011/65/UE | Sustancias restringidas, relevantes para grados con carga metálica. |
Una ficha técnica que solo indica “conductivo, 10² Ω” sin especificar un método de prueba no constituye una especificación. Pregunte qué norma, a qué espesor y bajo qué presión de contacto.
Por qué la resistencia medida de las piezas nunca coincide con la de la hoja de datos.
Dado que la resistividad es una propiedad del material y la resistencia es un resultado geométrico, R = ρ × l / A. Un compuesto de 1 Ω·cm en una pastilla de contacto de 0,5 mm de espesor y 5 mm² se comporta de manera muy diferente al mismo compuesto en una sección transversal de junta de 3 mm.
En la producción predominan tres factores:
- Espesor y área de contacto. Más delgado y ancho significa menor resistencia. Los cambios de diseño en la geometría del sello modifican silenciosamente el rendimiento eléctrico.
- Compresión. La resistencia de contacto disminuye a medida que aumenta la deflexión, estabilizándose normalmente en algún punto de la banda de compresión 15–30%. Las juntas subcomprimidas presentan lecturas altas e inconsistentes.
- Estado de la superficie. La capa moldeada, los residuos del desmoldante y la limpieza posterior al moldeo afectan la resistencia de contacto. Las superficies rellenas de carbono medidas inmediatamente después del desmoldeo pueden presentar valores diferentes a las piezas medidas tras el postcurado a 200 °C durante 4 horas.
Cuando cotizamos piezas conductoras, la especificación de entrada suele indicar un valor de resistencia en ohmios sin especificar el dispositivo de fijación, la tasa de compresión ni la distancia entre las sondas. Este valor no se puede verificar y es la razón más común por la que se cuestionan los resultados de la primera muestra.
Dónde aparecen los límites de la propiedad en las partes reales
Pastillas de contacto con teclado. Pastillas de carbono de la clase 10¹–10³ Ω·cm, moldeadas en un material no conductor. teclado de silicona personalizado cuerpo. El requisito eléctrico es el cierre de un interruptor, no el transporte de corriente, por lo que la deriva de la resistencia importa más que el valor absoluto. Vea nuestra comparación de Teclados de silicona conductores frente a no conductores y Materiales y grados de teclados de silicona.
Juntas de blindaje EMI. Grados con relleno metálico, especificados según la norma MIL-DTL-83528 por tipo de relleno. En este caso, el material de la carcasa y el entorno corrosivo determinan la elección del relleno antes que la resistividad.
Puntos de conexión a tierra y almohadillas ESD. Grados antiestáticos y ESD, donde el objetivo es disipar la carga lentamente, no conducirla. Una resistividad demasiado baja es un defecto, no una ventaja. Recubierto conductor. espuma de silicona Las juntas entran en juego aquí cuando el cierre tiene que sellar y drenar la electricidad estática al mismo tiempo.
Conectores tipo cebra/elastómeros. Se trata de capas alternas conductoras y aislantes, en lugar de un compuesto conductor masivo; la propiedad que importa es el paso y el rango de compresión, no solo la resistividad volumétrica.
En el lado aislante de la misma familia de materiales, el comportamiento básico se cubre en nuestras guías para Propiedades eléctricas del silicio y Tiras de caucho de silicona en el aislamiento eléctrico. La conductividad térmica es un sistema de relleno completamente independiente; véase conductividad térmica de la silicona. Los compuestos eléctricamente conductores y térmicamente conductores no son lo mismo, y pedir ambos en un mismo grado generalmente implica una carga de alúmina o nitruro de boro que aumenta nuevamente la dureza.
Lo que no es la silicona conductora
No es un cable. Incluso los grados rellenos de plata tienen una resistencia de alrededor de 0,001 Ω·cm, aproximadamente cinco órdenes de magnitud superior a la del cobre. La silicona conductora sirve para puentear, conectar a tierra, apantallar e inmutar, no para transportar corriente significativa.
Tampoco se trata de una simple sustitución de costes. Los grados de carbono tienen precios similares a los de los compuestos estándar. El níquel-grafito es varias veces más caro, y los compuestos con relleno de plata se cotizan según su contenido de plata, lo que significa que la cotización fluctúa con el mercado de metales y la tasa de desperdicio de la geometría de la pieza afecta directamente al coste unitario.
Preguntas frecuentes
¿Es la silicona conductora lo mismo que la silicona térmicamente conductora?
No. La conductividad eléctrica proviene de rellenos de carbono o metal que forman una red de percolación. La conductividad térmica generalmente proviene de la alúmina o el nitruro de boro, que son aislantes eléctricos.
¿Cuál es la resistividad más baja disponible en caucho de silicona?
Los grados de plata pura rellena alcanzan aproximadamente 0,001 Ω·cm. Por debajo de ese valor, se sale del ámbito de los elastómeros y se entra en el de los contactos metálicos o los componentes chapados.
¿Puede la silicona conductora ser apta para uso alimentario o de grado médico?
La carga de negro de humo generalmente descarta FDA 21 CFR 177.2600 y cumplimiento con la norma LFGB para contacto directo con alimentos. Trate los grados conductores como materiales industriales y electrónicos a menos que se confirme un compuesto específico que cumpla con la normativa.
¿Pierde conductividad la silicona conductora con el tiempo?
La pieza resiste, pero la resistencia tiende a aumentar con los ciclos térmicos y la compresión prolongada. Realice la prueba después del envejecimiento térmico, no en muestras nuevas.
Lo que necesitamos antes de citar una parte conductora
Las propiedades anteriores solo reducen el campo. Para fijar un compuesto y un precio, cuatro entradas deciden casi todo: resistividad o resistencia objetivo con su método de prueba, dureza y requisito de fuerza de sellado, material de la carcasa de acoplamiento y entorno de corrosión, y si la pieza es moldeada, extruida o troquelada. lámina de silicona. La elección del material de relleno se deriva de esos factores, y dicha elección determina tanto el coste como la tendencia que se observará en el tercer año.
Si el requisito de resistencia sigue siendo un solo número sin ningún elemento de fijación que lo respalde, eso es lo primero que hay que resolver, antes de la fabricación de las herramientas, no después de la primera muestra.
Referencias
- ASTM D257-14(2021)e1, Métodos de prueba estándar para la resistencia o conductancia de CC de materiales aislantes — ASTM International. https://www.astm.org/d0257-14r21e01.html
- ASTM D991-89(2020), Propiedad del caucho: resistividad volumétrica de productos eléctricamente conductores y antiestáticos — ASTM International. https://store.astm.org/d0991-89r20.html
- MIL-DTL-83528, Material de junta, conductor, junta de blindaje, electrónica, elastómero, EMI/RFI — Agencia de Logística de Defensa de EE. UU. ASSIST, Revisión J, 11 de octubre de 2023. https://quicksearch.dla.mil/qsDocDetails.aspx?ident_number=34009
- Norma IEEE Std 299-2006, Método estándar para medir la eficacia de los cerramientos de blindaje electromagnético — Asociación de Normas IEEE. https://standards.ieee.org/standard/299-2006.html
- 21 CFR 177.2600, Artículos de caucho destinados a un uso repetido — US FDA / eCFR, edición actual. https://www.ecfr.gov/current/title-21/chapter-I/subchapter-B/part-177/subpart-C/section-177.2600
- Directiva 2011/65/UE (RoHS), texto consolidado de 1 de enero de 2025 — EUR-Lex. https://eur-lex.europa.eu/eli/dir/2011/65/2025-01-01/eng
- Rahaman M. et al., Determinación del umbral de percolación de la conductividad eléctrica para compuestos poliméricos extrínsecamente conductores, Polymers (2019) — NIH PMC. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6418723/
- Miranda I. et al., Propiedades y aplicaciones del PDMS para la ingeniería biomédica: una revisión (2022) — NIH PMC. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8788510/
- Propiedades características de los compuestos de caucho de silicona — Shin-Etsu Chemical, catálogo de productos (PDF). https://www.shinetsusilicone-global.com/catalog/pdf/rubber_e.pdf
