Στις 19 Μαΐου, η Toray της Ιαπωνίας ανακοίνωσε την ανάπτυξη τεχνολογίας μεταφοράς θερμότητας υψηλής απόδοσης, η οποία βελτιώνει τη θερμική αγωγιμότητα των σύνθετων υλικών από ανθρακονήματα στο ίδιο επίπεδο με τα μεταλλικά υλικά. Η τεχνολογία μεταφέρει αποτελεσματικά τη θερμότητα που παράγεται στο εσωτερικό του υλικού προς τα έξω μέσω μιας εσωτερικής διαδρομής, συμβάλλοντας στην επιβράδυνση της γήρανσης των μπαταριών στον τομέα των κινητών μεταφορών.
Γνωστά για το ελαφρύ βάρος και την υψηλή αντοχή τους, τα ανθρακονήματα χρησιμοποιούνται πλέον για την κατασκευή αεροδιαστημικής, αυτοκινητοβιομηχανίας, κατασκευαστικών εξαρτημάτων, αθλητικού εξοπλισμού και ηλεκτρονικού εξοπλισμού. Σε σύγκριση με τα κράματα, η θερμική αγωγιμότητα ήταν πάντα ένα μειονέκτημα, το οποίο έχει γίνει μια κατεύθυνση που οι επιστήμονες προσπαθούν να βελτιώσουν εδώ και πολλά χρόνια. Ειδικά στην ακμάζουσα ανάπτυξη νέων ενεργειακών οχημάτων που υποστηρίζουν τη διασύνδεση, την κοινή χρήση, τον αυτοματισμό και την ηλεκτροκίνηση, το σύνθετο υλικό από ανθρακονήματα έχει γίνει μια απαραίτητη δύναμη για την εξοικονόμηση ενέργειας και τη μείωση του βάρους των σχετικών εξαρτημάτων, ιδίως των εξαρτημάτων των μπαταριών. Ως εκ τούτου, έχει γίνει μια ολοένα και πιο επείγουσα πρόταση να αντισταθμιστούν οι ελλείψεις του και να βελτιωθεί αποτελεσματικά η θερμική αγωγιμότητα του CFRP.
Προηγουμένως, οι επιστήμονες είχαν επιχειρήσει να μεταδώσουν θερμότητα προσθέτοντας στρώματα γραφίτη. Ωστόσο, το στρώμα γραφίτη είναι εύκολο να σπάσει, να θρυμματιστεί και να υποστεί ζημιά, γεγονός που θα μειώσει την απόδοση των σύνθετων υλικών από ανθρακονήματα.
Για να λύσει αυτό το πρόβλημα, ο Toray δημιούργησε ένα τρισδιάστατο δίκτυο από πορώδες CFRP με υψηλή σκληρότητα και βραχυκυκλωμένες ίνες άνθρακα. Συγκεκριμένα, το πορώδες CFRP χρησιμοποιείται για να υποστηρίξει και να προστατεύσει το στρώμα γραφίτη για να σχηματίσει μια δομή θερμικής αγωγιμότητας, και στη συνέχεια τοποθετείται προ-εμποτισμένο CFRP στην επιφάνειά του, έτσι ώστε η θερμική αγωγιμότητα του συμβατικού CFRP να είναι δύσκολο να επιτευχθεί, ακόμη και υψηλότερη από αυτή ορισμένων μεταλλικών υλικών, χωρίς να επηρεαστούν οι μηχανικές ιδιότητες.
Για το πάχος και τη θέση του στρώματος γραφίτη, δηλαδή την πορεία αγωγιμότητας της θερμότητας, η Toray έχει υλοποιήσει την πλήρη ελευθερία σχεδιασμού, για να επιτύχει την λεπτή θερμική διαχείριση των εξαρτημάτων.
Με αυτήν την ιδιόκτητη τεχνολογία, η Toray διατηρεί τα πλεονεκτήματα του CFRP όσον αφορά το ελαφρύ βάρος και την υψηλή αντοχή, ενώ παράλληλα μεταφέρει αποτελεσματικά τη θερμότητα από την μπαταρία και τα ηλεκτρονικά κυκλώματα. Η τεχνολογία αναμένεται να χρησιμοποιηθεί σε τομείς όπως οι κινητές μεταφορές, τα κινητά ηλεκτρονικά και οι φορητές συσκευές.
Ώρα δημοσίευσης: 24 Μαΐου 2021
