19 maja japońska firma Toray ogłosiła opracowanie wysokowydajnej technologii wymiany ciepła, która poprawia przewodność cieplną kompozytów z włókna węglowego do poziomu porównywalnego z materiałami metalowymi. Technologia ta skutecznie odprowadza ciepło generowane wewnątrz materiału na zewnątrz poprzez wewnętrzną ścieżkę, co pomaga spowolnić proces starzenia się akumulatorów w sektorze transportu mobilnego.
Znane ze swojej lekkości i wysokiej wytrzymałości, włókno węglowe jest obecnie wykorzystywane do produkcji części lotniczych, samochodowych, budowlanych, sprzętu sportowego i elektronicznego. W porównaniu z materiałami stopowymi, przewodność cieplna zawsze stanowiła wadę, która stała się kierunkiem, który naukowcy od wielu lat starają się poprawić. Szczególnie w dynamicznie rozwijającym się sektorze pojazdów elektrycznych, które promują łączenie, współdzielenie, automatyzację i elektryfikację, kompozyty z włókna węglowego stały się niezbędnym elementem w zakresie oszczędzania energii i redukcji masy komponentów, zwłaszcza akumulatorów. Dlatego też coraz pilniejszą kwestią staje się zniwelowanie tych niedociągnięć i skuteczna poprawa przewodności cieplnej CFRP.
Wcześniej naukowcy próbowali przewodzić ciepło poprzez dodawanie warstw grafitu. Jednak warstwa grafitu jest podatna na pękanie, rozbijanie i uszkodzenia, co obniża wydajność kompozytów z włókna węglowego.
Aby rozwiązać ten problem, firma Toray stworzyła trójwymiarową sieć z porowatego CFRP o wysokiej twardości i zwartego włókna węglowego. Dokładniej mówiąc, porowaty CFRP jest używany do podtrzymywania i ochrony warstwy grafitu, tworząc strukturę o wysokiej przewodności cieplnej, a następnie na jej powierzchnię nakładany jest prepreg CFRP, co sprawia, że przewodność cieplna konwencjonalnego CFRP jest trudna do osiągnięcia, nawet wyższa niż w przypadku niektórych materiałów metalowych, bez wpływu na właściwości mechaniczne.
Jeśli chodzi o grubość i położenie warstwy grafitu, czyli ścieżkę przewodzenia ciepła, Toray zapewnił sobie pełną swobodę projektowania, co pozwoliło na uzyskanie precyzyjnego zarządzania temperaturą części.
Dzięki tej opatentowanej technologii, Toray zachowuje zalety CFRP w zakresie lekkości i wysokiej wytrzymałości, jednocześnie skutecznie odprowadzając ciepło z akumulatora i obwodów elektronicznych. Oczekuje się, że technologia ta znajdzie zastosowanie w takich obszarach jak transport mobilny, elektronika mobilna i urządzenia noszone.
Czas publikacji: 24 maja 2021 r.
