Am 19. Mai gab das japanische Unternehmen Toray die Entwicklung einer Hochleistungs-Wärmeübertragungstechnologie bekannt, die die Wärmeleitfähigkeit von Kohlefaserverbundwerkstoffen auf das Niveau von Metallwerkstoffen verbessert. Die Technologie leitet die im Material erzeugte Wärme effektiv über einen internen Pfad nach außen ab und trägt so dazu bei, die Alterung von Batterien im mobilen Transportsektor zu verlangsamen.
Kohlefaser ist für ihr geringes Gewicht und ihre hohe Festigkeit bekannt und wird heute in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau, in Bauteilen, Sportgeräten und elektronischen Geräten verwendet. Im Vergleich zu Legierungen war die Wärmeleitfähigkeit schon immer ein Manko, und Wissenschaftler versuchen seit Jahren, diese zu verbessern. Insbesondere im Zuge der rasanten Entwicklung von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben, die Vernetzung, gemeinsame Nutzung, Automatisierung und Elektrifizierung vorantreiben, ist Kohlefaser-Verbundwerkstoff zu einem unverzichtbaren Werkzeug geworden, um Energie zu sparen und das Gewicht zugehöriger Komponenten, insbesondere von Batteriepackkomponenten, zu reduzieren. Daher wird es immer dringlicher, diese Mängel auszugleichen und die Wärmeleitfähigkeit von CFK effektiv zu verbessern.
Zuvor hatten Wissenschaftler versucht, Wärme durch das Hinzufügen von Graphitschichten zu leiten. Die Graphitschicht kann jedoch leicht reißen, zersplittern und beschädigt werden, was die Leistung von Kohlefaserverbundwerkstoffen beeinträchtigt.
Um dieses Problem zu lösen, hat Toray ein dreidimensionales Netzwerk aus porösem CFK mit hoher Härte und kurzen Kohlenstofffasern entwickelt. Genauer gesagt wird poröses CFK verwendet, um die Graphitschicht zu stützen und zu schützen und so eine wärmeleitende Struktur zu bilden. Anschließend wird CFK-Prepreg auf die Oberfläche gelegt, sodass die Wärmeleitfähigkeit von herkömmlichem CFK kaum zu erreichen ist und sogar höher ist als die einiger Metallmaterialien, ohne die mechanischen Eigenschaften zu beeinträchtigen.
Für die Dicke und Position der Graphitschicht, also den Weg der Wärmeleitung, hat Toray volle Gestaltungsfreiheit realisiert, um ein feines Wärmemanagement der Teile zu erreichen.
Mit dieser proprietären Technologie nutzt Toray die Vorteile von CFK hinsichtlich geringem Gewicht und hoher Festigkeit und leitet gleichzeitig die Wärme vom Akkupack und den elektronischen Schaltkreisen effektiv ab. Die Technologie soll in Bereichen wie mobilem Transport, mobiler Elektronik und tragbaren Geräten zum Einsatz kommen.
Beitragszeit: 24. Mai 2021
