Op 19 mei kondigde het Japanse bedrijf Toray de ontwikkeling aan van een hoogwaardige warmteoverdrachtstechnologie die de thermische geleidbaarheid van koolstofvezelcomposieten verbetert tot hetzelfde niveau als metalen materialen. De technologie transporteert de warmte die in het materiaal wordt gegenereerd effectief naar buiten via een intern pad, wat helpt om de veroudering van batterijen in de mobiele transportsector te vertragen.
Koolstofvezel staat bekend om zijn lichte gewicht en hoge sterkte en wordt nu gebruikt voor de productie van onderdelen voor de lucht- en ruimtevaart, auto's, bouwmaterialen, sportuitrusting en elektronische apparatuur. Vergeleken met legeringen is thermische geleidbaarheid altijd een tekortkoming geweest, een aspect dat wetenschappers al jaren proberen te verbeteren. Vooral in de snelgroeiende ontwikkeling van nieuwe energievoertuigen die interconnectie, delen, automatisering en elektrificatie nastreven, is koolstofvezelcomposietmateriaal een onmisbare kracht geworden voor energiebesparing en gewichtsvermindering van gerelateerde componenten, met name componenten van accupakketten. Daarom is het steeds urgenter geworden om de tekortkomingen te compenseren en de thermische geleidbaarheid van CFRP effectief te verbeteren.
Eerder probeerden wetenschappers warmte te geleiden door lagen grafiet toe te voegen. De grafietlaag is echter gemakkelijk te scheuren, te versplinteren en te beschadigen, wat de prestaties van koolstofvezelcomposieten vermindert.
Om dit probleem op te lossen, creëerde Toray een driedimensionaal netwerk van poreus CFRP met hoge hardheid en kortgesloten koolstofvezel. Poreus CFRP wordt specifiek gebruikt om de grafietlaag te ondersteunen en te beschermen en zo een thermische geleidbaarheidsstructuur te vormen. Vervolgens wordt CFRP-prepreg op het oppervlak aangebracht, waardoor de thermische geleidbaarheid van conventioneel CFRP moeilijk te bereiken is, zelfs hoger dan die van sommige metalen, zonder de mechanische eigenschappen te beïnvloeden.
Wat betreft de dikte en de positie van de grafietlaag, oftewel het warmtegeleidingspad, heeft Toray volledige ontwerpvrijheid gerealiseerd om een fijn thermisch beheer van de onderdelen te bereiken.
Met deze gepatenteerde technologie behoudt Toray de voordelen van CFRP op het gebied van lichtgewicht en hoge sterkte, terwijl warmte van de batterij en elektronische circuits effectief wordt overgedragen. De technologie zal naar verwachting worden toegepast in sectoren zoals mobiel transport, mobiele elektronica en wearables.
Geplaatst op: 24 mei 2021
