Momenteel ondergaat de transportindustrie een disruptieve transformatie gericht op het verminderen van de uitstoot van koolstof, bekend onder de afkorting CASE (Connected, Autonomous, Shared, Electrification).

 

Deze verschuiving wordt grotendeels aangedreven door de snelle groei van elektrische voertuigen (EV's). Elektrificatie omvat de integratie van nieuwe hardware in voertuigen, waaronder energieopslagapparaten zoals batterijen en batterijbeheersystemen (BMS), vermogenselektronica zoals omvormers, converters, boordladers (OBC) en stekkertechnologie, evenals elektrische motoren (E-Motoren).

Daarnaast speelt het gebruik van thermisch geleidende materialen zoals lijmen, opvulmiddelen en gels een cruciale rol bij het mogelijk maken van de elektrificatie van aandrijflijnen. De belangrijkste aandachtspunten voor deze ontwikkelingen zijn het waarborgen van betrouwbaarheid op lange termijn, kosteneffectiviteit en optimale prestaties. Dowsil TC-4530 CV is ontwikkeld om aan deze specifieke behoeften binnen de branche te voldoen.

 

Silicone is de ideale technologie voor hoge thermische geleidbaarheid

De huidige trend is gericht op een hogere thermische geleidbaarheid (TC) in thermische interfacematerialen (TIM). Silicone komt naar voren als de ideale chemie om materialen met een hoge TC te bereiken, met een bereik tot 15 W/m.K. Dit komt door de lagere oppervlakte-energie, waardoor betere benatting, sneller doseren en makkelijker inmengen van hoog thermisch geleidende vulstoffen mogelijk zijn.

 

Bovendien resulteert de flexibele structuur van silicone in een zachter materiaal, met voordelen zoals verminderde impact van trillingen, minder gevoeligheid voor lage temperaturen en een langere levensduur. Bovendien vertoont silicone uitstekende verouderingseigenschappen met minimale oxidatieve degradatie bij werkingstemperaturen. Silicone Gap Fillers tonen een aanzienlijk groeipotentieel in toepassingen binnen vermogenselektronica.

 

Belangrijkste kenmerken Dowsil™ TC-4530 CV Gap Filler

• Thermische geleidbaarheid: 3W/m.K
• Lage dichtheid: 2.6 g/cm3
• Lage viscositeit: Deel A/B: 50/50 Pa.s @ 10 s-1
• Goede verwerkbaarheid: lage doseerdruk, lage slijtage
• Lage stress bij assemblage - verminderd risico op component beschadiging tijdens assemblage
• Laag gehalte aan siloxaan-vluchtige stoffen: < 100 ppm
• Lange verwerkingstijd bij 25°C: 60min
• Uitharding bij kamertemperatuur: 18h*, kan worden versneld door warmte
• Temperatuur bestendigheid tot 125°C, piek 150°C

 

Thermische Geleidbaarheid

De volgens ASTM D5470 gemeten, effectieve thermische geleidbaarheid van TC-4530 CV bij een dikte van 1 mm is 3 W/mK. Naast de initiële testen voor thermische geleidbaarheid werden ook de effecten na klimaatveroudering onderzocht. Na 12 weken van warmte- en vochtveroudering werden geen statistisch significante veranderingen waargenomen in de thermische geleidbaarheidseigenschappen.

 

Spanningsopbouw en mechanische sterkte

De spanningsopbouw bij assemblage werd bepaald door Dowsil TC-4530CV tussen 2 schijven (met diameter 40 en een gap van 5mm) samen te drukken aan een snelheid van 1mm/s. De assemblagestress werd bepaald met behulp van de kracht bij een opening van 0.5 mm. Dowsil TC-4530 CV vertoonde superieure prestaties in vergelijking met zowel andere Dow Gap Fillers als Gap Fillers van concurrenten.

 

Trektesten werden uitgevoerd bij Fraunhofer IFAM na een 7-daagse uitharding bij kamertemperatuur bij 50% relatieve vochtigheid, met behulp van een combinatie van aluminium/PET-folie. De resultaten gaven lage aftrekkrachten aan in het bereik van 0.2 N/mm2. Additionele interne tests, inclusief variaties in mengverhoudingen, werden ook uitgevoerd.

 

Vluchtige bestanddelen en outgassing

Silicone emissies voor TC-4530 CV volgens de PV 3040 test werden geanalyseerd met gaschromatografie (HS-GS) bij 145°C na een incubatieperiode van 60 minuten. Secundaire emissies werden gemeten na 10 uur materiaalopslag bij dezelfde temperatuur waarna de concentraties vluchtige siloxanen, variërend van D3 tot D9 werden bepaald. Resultaten toonden aan dat voor TC-4530 CV de concentratie van alle vluchtige siloxaan soorten onder de detectielimiet van 1 ppmv bleef, zelfs na een verlengde incubatietijd van 10 uur.

 

Wat betreft uitgassing werd een test van een derde partij uitgevoerd in een vacuümomgeving (< 5 x 10-5 Torr) volgens de ASTM E595 normen. Metingen werden gedurende 24 uur uitgevoerd bij 125°C. Het totale massaverlies (TML) werd gemeten op 0.14%, en verzameld vluchtig condenseerbaar materiaal (CVCM) werd gemeten op 0.06%. Deze resultaten voldoen aan de normen voor luchtvaarttoepassingen, met een TML onder 1.00% en een CVCM onder 0.10%, zoals gespecificeerd door MSFC-SPEC-1443 (NASA).

 

Veroudering

Verouderingscondities om de prestaties van Dowsil™ TC-4530 te beoordelen:

• Temperaturen: 80°C, 100°C, 120°C, 150°C
• Warmte-vochtigheidsveroudering: 85°C/85%RV
• Temperatuurcycli: -40°C tot 125°C

 

Na deze verouderingscondities:

• De thermische geleidbaarheid bleef stabiel gedurende de gehele duur van 2000 uur.
• De hardheid vertoonde geen significante verandering gedurende dezelfde periode.
• Er was echter een lichte toename in hardheid waarneembaar bij 150°C en 85°C/85%RV.

 

Na 4000 uur bleef de hechting stabiel bij de meeste testen, enkel bij blootstelling aan 150°C werden enkele veranderingen waargenomen. Er werd een lichte toename van de hechting opgemerkt bij 85°C/85%RV. De diëlektrische sterkte bleef consistent stabiel gedurende de 1000 uur durende testperiode. Dit illustreert de duurzaamheid en betrouwbaarheid van Dowsil ™ TC-4530 CV gapfiller onder diverse omgevingscondities en verouderingsscenario's.

 

Conclusie

De ontwikkeling en implementatie van geavanceerde materialen zoals TC-4530 CV spelen een cruciale rol in de voortdurende evolutie van de transportindustrie richting een meer duurzame en efficiënte toekomst. Door te voldoen aan de behoeften van elektrificatie, zoals verbeterde thermische geleidbaarheid, mechanische stabiliteit en verouderingsbestendigheid, dragen deze materialen bij aan de realisatie van grootschalige doelstellingen voor emissiereductie en milieubescherming.

 

De voortdurende innovatie op het gebied van materialen en technologieën zal naar verwachting blijven bijdragen aan verdere vooruitgang binnen de transportsector, met een focus op het verbeteren van prestaties, efficiëntie en duurzaamheid.

 

Met de groeiende acceptatie en implementatie van elektrische voertuigen en de bijbehorende infrastructuur, zal de rol van geavanceerde materialen zoals TC-4530 CV steeds prominenter worden in het streven naar een schonere en groenere mobiliteit.