مواد پیشرفته مقاوم برای تکنولوژی رو به گسترش امروزی:

ترکیباتی که گرما را به طور موثر دفع می کنند برای کاربردهای قابل توجهی در روشنایی LED، لوازم الکترونیکی مصرفی و حمل و نقل الکترونیکی توسعه یافته اند. کریس ساندرز در مورد پیشرفت های اخیر گزارش می دهد:

با وجود گران بودن نسبتاً بالا، در سال‌های اخیر پلاستیک‌های رسانای حرارتی سطح بالایی از رشد را تجربه کرده‌اند. بر اساس تحقیقات بازار (Transparency Market Research)، پیش‌بینی می‌شود که ارزش بازار جهانی این مواد تا سال 2031 به 4.4 میلیارد دلار برسد.

پلاستیک های رسانای حرارتی در طیف وسیعی از صنایع، به ویژه الکترونیک و بخش کالاهای مصرفی، که به طور فزاینده ای در لوازم خانگی مانند یخچال ها و رایانه ها ادغام می شوند، ارزشمند هستند. برقی شدن وسایل نقلیه همچنین نه تنها با معرفی یک جریان ثابت از کاربردهای جدید، بلکه همچنین پیشبرد الزامات برای نیازهای مواد خاص، تأثیر قابل توجهی بر این بخش داشته است. به عنوان مثال، در گذشته ترموستات های فلزی معمولا در وسایل نقلیه استفاده می شد. با این حال، امروزه از ماژول های مدیریت حرارتی پیچیده برای تنظیم بهینه مدارهای کنترل دما استفاده می شود.

کرت ماشکه، مدیر ارشد بازاریابی جهانی خودرو در موکام (Mocom, part of the Otto Krahn group) گفت: انتقال از موتورهای احتراقی به وسایل نقلیه الکتریکی پتانسیل رشد قابل توجهی برای صنعت پلاستیک دارد. “مواد مورد استفاده قبلی را می توان با پلیمرهای جدید یا اصلاح شده جایگزین کرد و راه حل های نوآورانه را می توان با همکاری OEM ها و تامین کنندگان سیستم توسعه داد.”

دریچه های پمپ با استفاده از پلیمرهای با کارایی بالا مانند پلی فنیلن سولفید تدور (PPS) این شرکت به دلیل پایداری ابعادی عالی و مقاومت در برابر خزش آن توسعه یافته اند. راه حل دیگری برای قطعات خودرو که Mocom توسعه داده است، ترکیبات Alcom NXT PP هستند.

Lati  کامپاندر ایتالیایی PA 6 و PA 66 می‌گوید عمده درخواست‌های مواد آن از بازارهایی می‌آید که با پیشرفت‌های سریع فناوری مشخص می‌شوند که نسبت به مسائلی مانند کاهش وزن، کوچک‌سازی، کاهش اثرات زیست‌محیطی و قابلیت بازیافت حساس‌تر هستند. پایین آوردن حرارت در بسیاری از وسایل الکترونیکی مانند وسایل الکترونیکی فشرده مورد استفاده در ارتباطات راه دور و فن آوری حسگرها، و همچنین برای موتورهای الکتریکی و باتری های EV، یک اولویت در نظر گرفته می شود.

لوکا پوسکا، مدیر خدمات فنی و بازاریابی در Lati گفت: “در هر دو زمینه کاربرد، مدیریت صحیح جریان های حرارتی یک پیش نیاز برای عملکرد بهینه و طول عمر طولانی دستگاه ها است.” [ما] باید یک سازش و هماهنگی با الزامات عایق الکتریکی، مقاومت در برابر شعله، استحکام مکانیکی، سبکی، کاهش ضخامت، ردپای کربن کم و قابلیت بازیافت پیدا کنیم.»

لاتی چند سال پیش برای اولین بار ترکیبات رسانای حرارتی Laticonther را به بازار معرفی کرد و از آن زمان تاکنون این فرمول را اصلاح کرده است. یک چالش اخیر شامل تطبیق آنها برای پرینت سه بعدی و پر کردن آنها با گرافیت یا سرامیکهای مهندسی، طراحی مجدد آنها برای هر دو فرآیند تولید فیلامنت سنتی FFF و فرآیندهای چاپ مستقیم گرانول بود. Laticonther AM for FFF چاپ عناصر پلاستیکی را که دارای رسانایی حرارتی حداقل ده برابر بیشتر از پلیمرها هستند، از رزین های پایه مهندسی مانند PA و PPS امکان پذیر می کند.

خنک کننده باتری

سیستم های خنک کننده موثر برای حفظ عملکرد باتری در خودروهای برقی حیاتی هستند. سیستم‌های مدیریت حرارتی بین سیستم‌های خنک‌کننده فعال و غیرفعال تمایز قائل می‌شوند، که اولی به عملکرد خنک‌کننده پلاستیک نیاز دارد و دومی شامل ترکیبات رسانای حرارتی به عنوان جایگزین فلز است. در کاربردهای e-mobility، اجزاء معمولا کوچکتر هستند، به قدرت بیشتری نیاز دارند و باید جنبه زیبایی داشته باشند و همزمان توانایی مقابله با بار حرارتی بالا را حفظ کنند.

بوکت توران، مدیر بازاریابی فنی در تولیدکننده پلاستیک مهندسی ترکیه، یوروتک، گفت: «پخش کردن گرما برای افزایش طول عمر و قابلیت اطمینان باتری مهم است. پلاستیک‌های رسانای حرارتی گزینه‌های خوبی برای قرار دادن اجزای ماژول‌های الکترونیکی، پوشش‌های موتورهای الکتریکی، و محفظه کنترل یا اجزای سیستم‌های شارژ EV هستند. در مورد قطعات الکترونیکی و یا تماس با ولتاژ، عایق الکتریکی نیز باید در نظر گرفته شود.

توران گفت که Eurotec طیف وسیعی از کامپاندهای پلی آمید (PA) رسانای حرارتی و عایق الکتریکی را برای سیستم های مدیریت حرارتی EV از جمله Tecomid NB30 NL TC 5C، Tecomid NG30 NL TC 5C و Tecomid NG30 GR10 NL TC 5C (که دارای 10 درصد تقویت فیبر شیشه ای است) تولید می کند. این گریدها به دلیل ویژگی های عایق و عملکرد رسانای حرارتی، آماده استفاده به عنوان جایگزین فلز هستند. از آنجایی که ردیابی کربن وجود ندارد، می توان آنها را با خیال راحت برای سیستم های مدیریت حرارتی EV استفاده کرد.

طبق آژانس بین‌المللی انرژی، انتظار می‌رود خودروهای برقی حداقل 65 درصد از فروش خودرو را در سال 2030 تشکیل دهند. برای رسیدن به این حجم، خودروسازان باید عملکرد، کارایی و پایداری باتری‌های نسل بعدی EV را افزایش دهند. به عنوان یکی از پیچیده ترین زیرسیستم ها در خودروهای الکتریکی، سیستم محفظه باتری چالش های زیادی را در بر می گیرد و برای انتخاب فناوری های مواد مناسب نیاز به درک عمیق دارد. برای این منظور، SABIC اخیراً مطالعه‌ای را برای نشان دادن پتانسیل ترموپلاستیک‌های مهندسی در کاهش هزینه‌های برق‌رسانی در یکی پلتفرم های EV موجود انجام داده و در عین حال ساختار را بازنگری می‌کند.

این مطالعه منجر به توسعه یک راه حل تولید محفظه باتری با چند ماده شامل پانل پوششی ساندویچی ترموپلاستیک با ورقه‌ای ارگانوشیت (organosheet)، یک سینی قالب‌گیری تزریقی تمام گرمانرم و یک پانل فلزی زیر بدنه شد. چرخه‌های طراحی مجازی و شبیه‌سازی گسترده به یک پایگاه داده از تمام بهینه‌سازی‌های عملکردی و ساختاری قابل دستیابی در سطح جزء، سیستم و وسیله نقلیه کمک کردند. پس از نمونه‌سازی موفقیت‌آمیز و آزمایش فیزیکی نمونه نهایی (concept earlier) در اوایل سال جاری، این سیستم در حال حاضر در حال تأیید اعتبار است. تجزیه و تحلیل اولیه تأیید کرده است که استفاده از کامپاند PP الیاف شیشه بلند Stamax مقاوم در برابر شعله SABIC در طراحی محفظه می تواند منجر به کاهش قابل توجه تعداد قطعات، صرفه جویی در انرژی تولید کنندگان، کاهش هزینه های مونتاژ و بهینه سازی یکپارچگی سازه شود. عملکرد محافظت در برابر آتش این ماده در آزمایش های شعله در دمای تا 1000 درجه سانتیگراد در مدت پنج دقیقه ثابت شد.

سال گذشته، رزین Stamax 30YH570 SABIC جهت ادعاهای بازاریابی در مورد عملکرد حرارتی و مکانیکی، نشان تأیید شده UL را از آزمایشگاه‌های Underwriters به ​​دست آورد و اولین کامپاند مورد استفاده در سیستم‌های باتری EV بود که این کار را انجام داد. تأییدیه UL، بر اساس ارزیابی عینی و علمی توسط شخص ثالث، اطمینان را در عملکرد تاخیر شعله محصول تایید می کند. اگرچه حوادث ناشی از گرما نادر است، صنعت خودروسازی آگاه به ایمنی به شدت بر طولانی کردن زمان در دسترس برای خروج فرد از یک وسیله نقلیه با به تاخیر انداختن انتشار آتش در خارج از بسته باتری تا ماکزیمم زمان ممکن متمرکز است. این موضوع یک الزام کلیدی انتخاب و استقرار مناسب مواد حفاظتی در برابر آتش است.

Venkatakrishnan Umamaheswaran، مدیر بازاریابی جهانی خودرو SABIC، گفت: «تأیید UL برای حفاظت حرارتی کامپاند Stamax 30YH570 نقطه عطفی در توسعه مواد پلیمری ما برای سیستم‌های باتری EV امروزی است که به سرعت در حال تکامل هستند. SABIC با ارائه راه حل های پلاستیکی مقرون به صرفه و سبک به پیشرفت فناوری EV کمک می کند.

منبع: Compounding World Sep 2024