แคปตัน (Kapton)เป็น ฟิล์ม โพลีอิไมด์ที่ใช้ในวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่น ( อิเล็กทรอนิกส์แบบยืดหยุ่น ) และผ้าห่มอวกาศซึ่งใช้ในยานอวกาศ ดาวเทียม และอุปกรณ์อวกาศต่างๆ แคปตันถูกคิดค้นโดยบริษัทดูปองท์ (DuPont Corporation ) ในช่วงทศวรรษ 1960 แคปตันมีความเสถียรในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง ตั้งแต่ 4 ถึง 673 เคลวิน (−269 ถึง +400 องศาเซลเซียส) แคปตันถูกนำไปใช้ในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และการใช้งานในอวกาศ รวมถึงอุปกรณ์เอ็กซ์เรย์ และการพิมพ์ 3 มิติ คุณสมบัติทางความร้อนที่ดีและลักษณะการคายก๊าซที่เหมาะสม ทำให้มีการใช้งานอย่างแพร่หลายใน งานที่เกี่ยวข้อง กับอุณหภูมิต่ำมากและสภาพแวดล้อมสุญญากาศสูง

Kapton ถูกคิดค้นโดยDuPontในช่วงทศวรรษ 1960 ณ เดือนพฤศจิกายน 2025 Kapton ผลิตโดยQnity Electronicsซึ่งเป็นบริษัทที่แยกตัวออกมาจาก DuPont ^{[ 1 ] [ 2 ]}

ชื่อKaptonเป็นเครื่องหมายการค้าจดทะเบียนของ EI du Pont de Nemours and Company ^{[ 3 ]}

การสังเคราะห์แคปตันเป็นตัวอย่างหนึ่งของการใช้ไดแอนไฮไดรด์ใน พอลิ เมอไรเซชันแบบขั้น บันได พอ ลิเมอร์ตัวกลางที่เรียกว่าพอลิ(อะมิคแอซิด)นั้นละลายได้เนื่องจากมีพันธะไฮโดรเจน ที่แข็งแรง กับตัวทำละลายขั้วที่มักใช้ในปฏิกิริยาการปิดวงแหวนเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูง 470–570 เคลวิน (200–300 องศาเซลเซียส)

ชื่อทางเคมีของ Kapton K และ HN คือโพลี (4,4'-ออกซีไดฟีนิลีน-ไพโรเมลลิทิมิด)ซึ่งผลิตได้จากการควบแน่นของไพโรเมลลิติกไดแอนไฮไดรด์ (PMDA) และ4,4'-ออกซีไดฟีนิลอะมีน (ODA)

Kapton E ผลิตจากส่วนผสมของไดแอนไฮไดรด์ 2 ชนิด ได้แก่ PMDA และไบฟีนิลเตตระคาร์บอกซิลิกแอซิดไดแอน ไฮไดรด์ (BPDA) และไดอะมีน 2 ชนิด ได้แก่ ODA และp-ฟีนิลีนไดอะมีน (PPD) ส่วนประกอบ BPDA ช่วยเพิ่มความเสถียรของมิติและความเรียบในงานวงจรยืดหยุ่น Kapton E มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE) ลดลง การดูดซับความชื้นลดลง และค่าสัมประสิทธิ์ การขยาย ตัวแบบไฮโกรสโคปิก (CHE) ลดลงเมื่อเทียบกับ Kapton H ^{[ 4 ]}

ในสภาวะแยกเดี่ยว Kapton ยังคงมีเสถียรภาพในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง ตั้งแต่ 4 ถึง 673 K (−269 ถึง +400 °C) ^{[ 5 ] [ 6 ]}

ค่าการนำความร้อนของ Kapton ที่อุณหภูมิตั้งแต่ 0.5 ถึง 5 เคลวินค่อนข้างสูงสำหรับอุณหภูมิต่ำเช่นนี้ κ = 4.638×10 ^{−3 T} 0.5678 ^W ·m ⁻¹ ·K ^{−1 [ 7} ]

ฉนวน Kapton เสื่อมสภาพได้ไม่ดี: การศึกษา ของ FAAแสดงให้เห็นถึงการเสื่อมสภาพในสภาพแวดล้อมที่ร้อนและชื้น^{[ 8 ]}หรือเมื่อมีน้ำทะเล พบว่ามีความต้านทานต่อการสึกหรอทางกลต่ำมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเสียดสีภายในชุดสายไฟเนื่องจากการเคลื่อนที่ของเครื่องบิน เครื่องบินหลายรุ่นต้องได้รับการดัดแปลงการเดินสายไฟใหม่อย่างกว้างขวาง—บางครั้งต้องเปลี่ยนสายไฟที่หุ้มฉนวน Kapton ทั้งหมด—เนื่องจากไฟฟ้าลัดวงจรที่เกิดจากฉนวนที่ชำรุด การเสื่อมสภาพและการเสียดสีของสายไฟ Kapton เนื่องจากการสั่นสะเทือนและความร้อนมีส่วนเกี่ยวข้องกับอุบัติเหตุหลายครั้งของทั้งเครื่องบินปีกคงที่และเฮลิคอปเตอร์ ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิต^{[ 9 ]} หนังสือพิมพ์ The New York Timesอ้างถึง เอกสาร ของ NASA OIGรายงานในปี 2548 ว่าสายเคเบิลที่หุ้มฉนวน Kapton บนกระสวยอวกาศ "มีแนวโน้มที่จะชำรุดเมื่อเวลาผ่านไป ทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรและอาจเกิดไฟไหม้ได้" ภารกิจ STS-93 พบไฟฟ้าลัดวงจรบนฉนวน Kapton ที่ทำให้ ตัวควบคุมเครื่องยนต์สอง ตัวใช้งานไม่ได้ และเกือบทำให้เกิดหายนะ^{[ 10 ]}

เนื่องจากเทป Kapton มีความเสถียรต่ออุณหภูมิในช่วงกว้างและมีความสามารถในการเป็นฉนวนไฟฟ้า จึงมักใช้ในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นชั้นฉนวนและป้องกันชิ้นส่วนที่ไวต่อไฟฟ้าสถิตและเปราะบาง เนื่องจากสามารถทนต่ออุณหภูมิที่จำเป็นสำหรับ การบัดกรี แบบรีโฟลว์ได้การป้องกันจึงคงอยู่ตลอดกระบวนการผลิต และเทป Kapton มักยังคงมีอยู่ในผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภคขั้นสุดท้าย

ส่วนลงจอดของยานลงจอดบนดวงจันทร์ Apollo Lunar Moduleและส่วนล่างของส่วนขึ้นบินที่ล้อมรอบเครื่องยนต์ขึ้นบินนั้นถูกหุ้มด้วยแผ่น ฟอยล์ Kapton เคลือบอะลูมิเนียมเพื่อให้ฉนวนกันความร้อนระหว่างการเดินทางกลับจากดวงจันทร์นักบินอวกาศ Apollo 11 นีล อาร์มสตรองได้แสดงความคิดเห็นว่าระหว่างการปล่อยส่วนขึ้นบินของ ยานลงจอดบน ดวงจันทร์Eagleเขาเห็น "Kapton และส่วนอื่นๆ ของส่วนขึ้นบินของยานลงจอดบนดวงจันทร์กระจัดกระจายไปทั่วบริเวณเป็นระยะทางไกล" ^{[ 11 ]}

ห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion Laboratoryของ NASA ถือว่า Kapton เป็นวัสดุพลาสติกที่ดีสำหรับใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์เนื่องจากมีความทนทานในสภาพแวดล้อมอวกาศ^{[ 12 ]}

ยานอวกาศ New Horizonsของ NASA ใช้ Kapton ในการออกแบบฉนวนแบบ " ขวดเทอร์มอส " ที่เป็นนวัตกรรมใหม่ เพื่อรักษาอุณหภูมิการทำงานของยานให้อยู่ระหว่าง 283 ถึง 303 K (10 ถึง 30 °C) ตลอดการเดินทางมากกว่าเก้าปี ระยะทาง 5 เทราบิต (33 หน่วยดาราศาสตร์) เพื่อไปพบกับดาวพลูโต ดาวเคราะห์แคระ ในวันที่ 14 กรกฎาคม 2015 ^{[ 13 ]}ตัวยานหลักถูกหุ้มด้วยฉนวนกันความร้อนหลายชั้นสีทองน้ำหนักเบา ซึ่งกักเก็บความร้อนจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำงานอยู่ เพื่อรักษาอุณหภูมิของยานอวกาศให้คงที่ การหุ้มด้วย ผ้าตาข่าย Dacron 18 ชั้น ที่ประกบอยู่ระหว่าง ฟิล์ม Mylar เคลือบอะลูมิเนียม และ Kapton ยังช่วยปกป้องยานจากไมโครอุกกาบาตอีก ด้วย ^{[ 14 ]}

แผ่นบังแดดของ กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ทำจากแผ่น Kapton E จำนวน 5 แผ่น เคลือบด้วยอะลูมิเนียมและซิลิคอนเจือปนเพื่อสะท้อนความร้อนออกจากตัวยานอวกาศ^{[ 15 ]}

ลูกเรือบนสถานีอวกาศนานาชาติใช้เทป Kapton เพื่อซ่อมแซมรอยรั่วเล็กน้อยใน ยานอวกาศ Soyuzที่ติดอยู่กับส่วนของรัสเซียในวงโคจรในเดือนสิงหาคม 2018 ^{[ 16 ]} และได้นำมาใช้อีกครั้งในเดือนตุลาคม 2020 เพื่อปิดผนึกรอยรั่วในห้องถ่ายโอนของโมดูลบริการ Zvezda ของ ISS ชั่วคราว^{[ 17 ]}

Kapton ยังนิยมใช้เป็นวัสดุสำหรับหน้าต่างที่ใช้กับ แหล่งกำเนิด รังสีเอกซ์ ทุกชนิด ( ลำแสงซินโครตรอน และ หลอดรังสีเอกซ์ ) และเครื่องตรวจจับรังสีเอกซ์ ความเสถียรทางกลและความร้อนสูง รวมถึงการส่งผ่านรังสีเอกซ์สูง ทำให้ Kapton เป็นวัสดุที่นิยมใช้ นอกจากนี้ยังค่อนข้างทนต่อความเสียหายจากรังสี^{[ 18 ]}

Kapton และABSยึดติดกันได้ดีมาก ซึ่งส่งผลให้มีการใช้ Kapton อย่างแพร่หลายเป็นพื้นผิวสำหรับการพิมพ์ 3 มิติโดยจะวาง Kapton ลงบนพื้นผิวเรียบ และอัด ABS ลงบนพื้นผิว Kapton ชิ้นส่วน ABS ที่พิมพ์จะไม่หลุดออกจากแท่นพิมพ์เมื่อเย็นตัวลงและหดตัว ซึ่งเป็นสาเหตุทั่วไปของการพิมพ์ล้มเหลวเนื่องจากการบิดเบี้ยวของชิ้นส่วน^{[ 19 ]}ทางเลือกที่ทนทานกว่าคือการใช้พื้นผิวโพลีอีเทอร์อิ ไมด์ ^{[ 20 ]}

นักวิจัยได้คิดค้นวิธีการพิมพ์วัสดุโพลีอิไมด์แบบ 3 มิติ รวมถึงแคปตัน^{[ 21 ]}สารตั้งต้นของกรดโพลีอะมิคสำหรับแคปตันจะถูกผสมกับสารเชื่อมโยงอะคริเลตและสารเริ่มต้นปฏิกิริยาแสงซึ่งสามารถก่อตัวเป็นเจลเมื่อสัมผัสกับแสงอัลตราไวโอเลตในระหว่างการพิมพ์แบบ 3 มิติ การให้ความร้อนแก่ชิ้นส่วนที่พิมพ์แบบ 3 มิติในภายหลังจนถึง 400 °C จะกำจัดสารเชื่อมโยงที่สลายตัวได้และทำให้ชิ้นส่วนนั้นกลายเป็นอิไมด์ ทำให้เกิดแคปตันที่มีรูปทรงเรขาคณิตแบบพิมพ์ 3 มิติ^{[ 22 ]}

เนื่องจากแคปตันมีค่าการนำความร้อนค่อนข้างสูงที่อุณหภูมิต่ำมาก ประกอบกับคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดี และสามารถผลิตได้ในรูปแผ่นบาง ทำให้ แคปตันเป็นวัสดุที่ได้รับความนิยมใน งานด้านความเย็น จัด เนื่องจากสามารถเป็นฉนวนไฟฟ้าได้ที่ความแตกต่างของอุณหภูมิต่ำ

Kapton ถูกใช้เป็นฉนวนในสภาพแวดล้อมสุญญากาศสูงเป็นประจำเนื่องจากมีอัตราการปล่อยก๊าซ ต่ำ ^{[ 23 ]}

สายไฟหุ้มฉนวนแคปตันถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องบินพลเรือนและเครื่องบินทหาร เนื่องจากมีน้ำหนักเบากว่าฉนวนชนิดอื่น และมีคุณสมบัติในการเป็นฉนวนและทนต่ออุณหภูมิได้ดี

• ไมลาร์

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับเทปแคปตัน

• ฟิล์มโพลีอิไมด์ของDuPont