اختصاصی بسپار/ مقابله با چالش گرما با بسپارها

گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر از دستگاه‌های هوشمند گرفته تا وسایل نقلیه برقی، فرصت‌ها برای راه‌حل‌های مدیریت گرما مبتنی بر بسپار به سرعت در حال افزایش است. این مقاله به آن‌‌چه محققان در این حوزه یافته‌‌اند پرداخته است.

در بازاری که بر اساس ‌‌کلان‌روندهایی مانند خودروی برقی، کوچک‌سازی، جایگزینی فلز و سبک‌سازی به پیش رانده می‌شود، برای مدیریت گرما به طور فزاینده‌ای نیاز به راه‌حل‌هایی برجسته است. رسانندگی گرماییِ کم گرمانرم‌ها، استفاده از آن‌ها را در کاربردهای اتلاف گرما محدود کرده‌است. اما تولیدکنندگان آمیزه و افزودنی با استفاده از پرکننده‌های معدنی رسانای گرمایی برای تولید آمیزه‌های بسپاری که گرمای اضافی را حذف می‌کنند و به حفظ کاربرد نهایی در محدوده دمای عملیاتی ایده‌آل آن کمک می‌کنند، به چالش کشیده می‌شوند.
به عنوان مثال، با رشد فروش وسایل نقلیه برقی (‏EV) ‏در سراسر جهان، نیاز فزاینده‌ای به موادی وجود دارد که بتوانند از فناوری‌های جدیدِ در حال اجرا پشتیبانی کنند. اگر دمای بسته باتری (battery pack) در یک سطح ثابت و متوسط نگه ‌داشته شود، طول عمر آن را می‌توان طولانی کرد. گرمای تولیدشده در چرخه تخلیه بار را می‌توان به طور موثر با استفاده از قطعات باتری رسانای گرمایی مانند شکاف‌‌پرکن‌‌ها (gap fillers)، پدها و قطعات ساختاری از سامانه دور کرد. این‌ها اغلب حاوی مقادیر زیادی از پرکننده‌های معدنی هستند.
پلاستیک‌های رسانای گرمایی هنوز به عنوان محصولی با مصارف عمومی در نظر گرفته نمی‌شوند، اما فرصت‌هایی وجود دارد که باید برای آمیزه‌سازها محقق شود. به گفته یکی از محققان گروه پلاستیک‌‌های مهندسی Witcom، پلاستیک‌های رسانای گرمایی محصولاتی برای بازارهای خاص (niche products) هستند. موانعی که بر سر راه استفاده انبوه وجود دارد، بیشتر ماهیت مالی دارند تا فنی، آن هم زمانی‌‌که بهبودی نسبی/جزیی نسبت به پلاستیک‌های معمول مورد نظر است. این نقش شرکت سازنده است که عاقلانه پلاستیک‌ها و افزودنی‌هایی را انتخاب کند که بهترین سازگاری را ارایه دهند.
وی می‌گوید که شرکت Witcom محصولات و توانایی رفع بسیاری از نیازهای نوظهور را دارد اما اضافه می‌کند که مشارکت برای ارایه نوآوری مورد نیاز ضروری است. فضای کم موجود و وزن زیاد خودروهای EV، دلیل توسعه پلاستیک‌های جدید شامل آمیزه‌های گرمانرم محافظ تداخل الکترومغناطیسی (EMI) یا به عنوان نمونه برای محفظه‌های ECU یا سرمایش باتری، است.
شرکت Nabaltec می‌گوید که از تقاضای رو به رشد برای مواد رسانای گرمایی و عایق برقی با محصولات جدید حمایت می‌کند که پرکننده‌‌پذیری زیادی را ممکن می‌سازند، درحالی‌‌که هنوز هم فرایندپذیری و خواص مکانیکی خوب را در آمیزه نهایی فراهم می‌کند. این موارد شامل مجموعه‌‌هایApyral HC (ATH، هیدروکسید آلومینیوم) و Nabalox HC ‏(اکسید آلومینیوم) می‌باشد. تمامی گونه‌های هر دو سِری، در محصولات کارخانه شرکت در آلمان در دسترس هستند، در حالی که محصولات سِری Apyral HC نیز در جدیدترین کارخانه Nabaltec در Chattanooga، TN، US تولید می‌شوند که در تولید نمونه آسیابی و با گرانروی بهینه و همچنین گونه‌های ATH آمایش شده سطحی، تخصص دارند.
داده‌های مربوط به Nabaltec (‏شکل ۱) ‏نشان می‌دهد که چگونه آمایش‌های سطحی مختلف روی یک Apyral 40CD به خوبی رسوب‌یافته و Apyral HC 500 بر رسانندگی گرمایی (‏TC)‏ در یک پلی‌‌یورتان گرمانرم (TPU) پر شده تاثیر می‌گذارند. برای دستیابی به شرایط رسانندگی گرمایی در حدود 1 وات بر متر.کلوین، مقدار پرشدگی 6۰ درصد وزنی می‌تواند کافی باشد. در این مورد، Apyral 40CD با پوشش B توصیه می‌شود، به طوری که بهترین خواص مکانیکی را فراهم می‌کند. در جایی که رسانندگی گرمایی بیشتر مورد نیاز است، مقدار پرشدگی باید افزایش یابد. به عنوان مثال برای رسیدن به 4/1 وات بر متر.کلوین بارگذاری پرکننده تا ۷۰ درصد وزنی ضروری است و نیاز به استفاده از محصولی است که برای کاربردهای رسانندگی گرمایی بهینه‌سازی شده‌است. داده‌ها در شکل ۲ نشان می‌دهد که Apyral HC 500 با پوشش A بهترین نتیجه از همه نظر درنتیجه رسانندگی گرمایی خوب، خواص مکانیکی قابل‌قبول، و تاخیراندازی زیاد شعله (‏UL94 V-0 at 1.6 mm)‏ را فراهم می‌‌کند.

برگردان: مهندس شیرین عابدی
[email protected]

(ادامه دارد …)

متن کامل این مقاله را در شمار 233 ماهنامه بسپار که در نیمه اسفند ماه ۱۴۰۰ منتشر شده است بخوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه و فیدیبو قابل دسترسی است.