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 voert de in het materiaal gegenereerde warmte effectief via een intern pad naar buiten af, waardoor de veroudering van accu's in de mobiele transportsector wordt vertraagd.
Koolstofvezel staat bekend om zijn lichte gewicht en hoge sterkte en wordt tegenwoordig gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, de auto-industrie, de bouw, sportartikelen en elektronische apparatuur. In vergelijking met legeringsmaterialen is de thermische geleidbaarheid altijd een zwak punt geweest, en dit is een aandachtspunt waar wetenschappers al jaren aan werken om te verbeteren. Vooral in de snelgroeiende ontwikkeling van elektrische voertuigen, die interconnectie, delen, automatisering en elektrificatie bevorderen, is koolstofvezelcomposietmateriaal een onmisbare krachtbron geworden voor energiebesparing en gewichtsvermindering van gerelateerde componenten, met name accupakketten. Daarom is het steeds dringender geworden om deze 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 gevoelig voor scheuren, breuken en beschadigingen, wat de prestaties van koolstofvezelcomposieten zou verminderen.
Om dit probleem op te lossen, creëerde Toray een driedimensionaal netwerk van poreus CFRP met een hoge hardheid en korte koolstofvezels. Concreet wordt poreus CFRP gebruikt om de grafietlaag te ondersteunen en te beschermen, waardoor een thermisch geleidende structuur ontstaat. Vervolgens wordt CFRP-prepreg op het oppervlak aangebracht, waardoor een thermische geleidbaarheid wordt bereikt die moeilijk te evenaren is met conventioneel CFRP, en zelfs hoger is dan die van sommige metalen materialen, zonder de mechanische eigenschappen aan te tasten.
Wat betreft de dikte en positie van de grafietlaag, oftewel het pad van warmtegeleiding, heeft Toray volledige ontwerpvrijheid gerealiseerd om een nauwkeurige thermische beheersing van de onderdelen te bereiken.
Met deze gepatenteerde technologie behoudt Toray de voordelen van CFRP op het gebied van laag gewicht en hoge sterkte, terwijl de warmte van het accupakket en de elektronische circuits effectief wordt afgevoerd. De technologie zal naar verwachting worden toegepast in sectoren zoals mobiel transport, mobiele elektronica en draagbare apparaten.
Geplaatst op: 24 mei 2021
