Témata
Reklama

Tepelně vodivý pěnový grafit

Nový pěnový grafit PocoFoam, vyvinutý v amerických jaderných laboratořích Oak Ridge National Laboratories, zaznamenal nečekaný úspěch jako ideální tepelně vodivý materiál.

Licenci na jeho výrobu získala začátkem roku 2001 texaská firma Poco Graphite, Inc., Decatur, známá jako výrobce grafitových elektrod pro EDM obrábění, grafitových výrobků pro sklářský průmysl, výrobou polovodičů a přístrojové techniky.
Lehký pěnový grafit PocoFoam, vyráběný novým patentovaným procesem z uhlíkových mezifázových smol, se vyznačuje vysoce uspořádanou strukturou grafitických vláken ve stěnách pórů lehkých pěn, která je klíčem k jeho vysoké tepelné vodivosti a působí jako tepelný vodič. Prokázal 3krát až 9krát vyšší tepelnou vodivost než standardní uhlíkové pěny, uhlík-uhlíkové kompozity a grafitová vlákna a desetinásobnou vodivost oproti kovovým pěnám, jako je pěnový hliník.
Reklama
Reklama
Reklama

Neuvěřitelně vysoká tepelná vodivost

Při asi 20% měrné hmotnosti (200 - 600 kg.m-3) oproti hliníku a asi 6% vůči mědi má lehký pěnový grafit PocoFoam stejnou nebo vyšší tepelnou vodivost než oba tyto materiály. Nejlépe ji charakterizuje údaj tzv. měrné tepelné vodivosti vztažené na měrnou hmotnost; u grafitu PocoFoam je 0,334 W.m2.kg-1K-1 a u pěnového hliníku 0,024 W.m2.kg-1K-1. Čím je tato hodnota vyšší, tím je konstrukce z hlediska hmotnosti a přeneseného tepla výhodnější. Teplosměnný povrch je dán vysokou hodnotou měrného povrchu struktury s otevřenými póry a představuje i více než 4 m2.g-1. Na rozdíl od vláknových kompozitů vede teplo všemi směry. Pěnový grafit vykazuje i nízké hodnoty tlakových ztrát při průchodu proudícího vzduchu.
Úspora hmotnosti je jeho významnou konstrukční předností při stavbě techniky pro tepelný transfer. Netrpí korozí a infiltrací uhlíku procesem CVI (Chemical Vapor Infiltration) se připravují provedení o vysoké tuhosti a pevnosti, s různou hodnotou modulu pružnosti. Napařením kovů lze upravit povrch pro spojování pájením. Čištěním je možno dosáhnout i extrémně nízkého obsahu nečistot, max. 9 ppm. Charakteristické vlastnosti pěnového grafitu PocoFoam uvádí tab. 1.
Zájem překračuje možnosti
V pilotní fázi se lehký pěnový grafit PocoFoam vyrábí v malých blocích velikosti 254 x 254 x 38 mm. Výroba se má postupně dostat až na rozměry bloků velikosti až 1 m3, různé měrné hmotnosti a charakteristik tepelné vodivosti. Výrobky podle požadavku zákazníků se zpracovávají obráběním; pracuje se na vývoji tvarových výrobků. Obráběním se vyrábí desky o tloušťce stěny 2,5 mm; s postupným vývojem tuhých typů budou možné i stěny tloušťky 0,125 mm. Vývoj zahrnuje i technologii spojování lepením, měkkým a tvrdým pájením. I přes vysokou cenu a omezené možnosti dodávek zájem o ověření novinky stále stoupá.
Revoluční konstrukce automobilových chladičů?
Podle zatím ověřovaných prvních aplikací naznačuje výrobce možnosti nových revolučních konstrukcí tepelných jímek, chladičů, zářičů a výměníků. Pro nasazení postačují jednoduché geometrické tvary; povaha a teplosměnné vlastnosti materiálu a jeho vysoký měrný povrch činí úvahy o žebrování zbytečnými. Užitím pěnového grafitu PocoFoam se nabízí možnost zmenšení stávajících výměníků tepla a chladičů až na desetinu objemu, včetně nových konstrukcí automobilových chladičů, změn jejich umístění, snížení hmotnosti a změn designu automobilů příští generace.
Prototypy nových automobilových chladičů s pěnovým grafitem PocoFoam byly již vystaveny v listopadu 2000 na výstavě 2000 Motorsports Engineering Conference and Exhibition v americkém Dearbornu. První zkoušky ukázaly zvýšení přenosu tepla o 20 - 30 % ve srovnání s hliníkovými chladiči podobného designu. Chladič firmy Performance Research z Denveru v Severní Karolíně o geometrické ploše 7561 cm2 a objemu asi 6,5 l byl zkoušen pro chlazení závodního motoru o výkonu 596 kW. Naměřený chladicí výkon se pohyboval okolo 1000 W.m-2K-1 podle rychlosti proudění a vlhkosti chladicího vzduchu.
Řešení pro chlazení elektroniky
Obrovský inovační potenciál má nasazení grafitových pěn na tepelné jímky a chlazení elektronických komponent a systémů, usměrňovačů a počítačů s vypuštěním chlazení vzduchem ventilátory a se snížením hlučnosti počítačů a hmotnosti systémů. Za nejslibnější aplikace se v nejbližší době považuje nasazení pro chlazení přenosných počítačů, chladičů závodních vozů a u výměníků tepla pro kosmické družice.
Reklama
Vydání #1,2
Kód článku: 10101
Datum: 31. 01. 2001
Rubrika: Trendy / Plasty
Autor:
Firmy
Související články
Příprava pracovníků pro výrobu technologií vstřikování plastů

Následující příspěvek představuje jeden ze způsobů přípravy pracovníků ve firmách, jejichž hlavní pracovní náplní je technologie vstřikování plastů

Plazmová povrchová úprava nanovlákených polymerních struktur

Technologie plazmových povrchových úprav spočívá v navázání funkčních skupin na povrch řetězce polymeru v plazmovém výboji. Jedná se převážně o hydroxylové skupiny. Nepolární charakter povrchu materiálu se tímto mění na polární, tedy hydrofobní povrch se stává hydrofilním či naopak. Tato technologie nachází stále širší uplatnění v různých průmyslových, ale i medicínských aplikacích.

Úloha 3D tisku při vývoji kompaktních stavebních strojů

O rapid prototypingu, respektive 3D tisku se v poslední době hodně mluví. Jaké je ale jeho skutečné praktické uplatnění? Na to jsem se zajel podívat do vývojového centra společnosti Doosan Bobcat Engineering v Dobříši.

Související články
Kompozity s přírodními vlákennými plnivy kokosu

Polymerní materiály a jejich kompozity patří k nejprogresivněji se rozvíjejícím materiálům. Mezi polymerní materiály s prudkým rozvojem patří aplikace přírodních vláken (NF) do syntetických matric.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Podnikové výzkumné centrum formuje budoucnost vývoje materiálů

Eureka je aplikační laboratoř společnosti JSP, výrobce materiálu Arpro, která nabízí vývoj a výrobu prototypů, jejich testování a ověřování prvních sériových výrobků. Umožňuje dokonce experimenty s technologiemi, jako je například laminace či zalisovávání vkládaných dílů s možností ověření 3D tolerancí.

Letošní veletrh Formnext slibuje hojnou účast

Formnext, přední světový veletrh aditivní výroby a průmyslové produkce nové generace, slaví úspěšný start do nového veletržního roku – navzdory poněkud utlumené ekonomické situaci v Německu a globálním politickým výzvám se do konce února přihlásilo již přibližně 574 společností z 35 různých zemí.

Synergie: klíč úspěchu

Na to, jak je mladý už toho ve své profesi dokázal vskutku hodně. Už na začátku vysokoškolského studia začal podnikat v oblasti jachtingu, do čehož spadá například distribuce materiálů pro povrchové úpravy a poradenství. Dnes je Ing. Viktor Brejcha nejen spojován se společností Sea-Line, ale především je specialistou pro kompozitní materiály ve společnosti Siemens Mobility.

Formárenský veletrh se blíží

Již třetí ročník formárenského veletrhu Moulding Expo v druhé polovině května bude hostit výrobce forem a nástrojů a dodavatelé potřebných technologií ve Stuttgartu. Pořadatelé sezvali novinářskou obec do slovinské Lublaně, kde prozradili několik detailu o blížícím se veletrhu. Součástí tiskové konference byla také návštěva místních nástrojáren a výzkumného centra pro formárenství.

Česko a Sasko společně pro plasty

Pracovní skupina zabývající se technologiemi plastů a vláknových kompozitů se na Vysoké škole v Žitavě/Zhořelci (Hochschule Zittau/Görlitz) začala postupně ustavovat v zimním semestru roku 2015.

Rodinné podnikání v přesné strojařině

Brněnská firma VKV Horák se zabývá konstrukcí, vývojem a výrobou přístrojové mechaniky, přípravků, jednoúčelových strojů, forem pro vstřikování plastů, lití polyuretanových dílů a vakuovému tváření plastů. S jejím zakladatelem, panem Zdeňkem Horákem, jsme si povídali o aspektech podnikání v českém prostředí, o vzdělávání, kvalitě škol, průmyslu budoucnosti.

Synergie strojírenských dovedností

Po dlouhá desetiletí je komárovská strojírenská společnost Buzuluk známá jako výrobce kvalitních gumárenských strojů a pístních kroužků. Historie strojírenství v dané oblasti sahá až po několik století zpět, přičemž výroba gumárenských strojů byla započata po vzniku první republiky. V porevoluční historii zprivatizovala Buzuluk v roce 1996 Česká gumárenská společnost, a. s., a relativně nedávno, v roce 2012, ji odprodala jednomu z předních čínských výrobců gumárenských strojů a zařízení, společnosti Dalian.

Inovativní aplikace v mezinárodním byznysu

Plastikářský veletrh nazvaný prostě „K“ (neboli Kunststoff), konaný každé tři roky v Düsseldorfu, představuje největší světovou koncentraci aktuálních oborových inovací, dává nahlédnout na trendy budoucí a to vše na platformě vzájemné komunikace s výhledem dobře realizovaného obchodu. High-tech produkty a řešení a nejvyšší počet zastoupených výzkumných ústavů z něj vytváří ekosystém pro vizionářské impulzy vedoucí k dalšímu vývoji. Vítejte v Düsseldorfu od 19. do 26. října 2016.

Výroba štíhlá jako kabel

Kladno historicky patřilo k jedné z nejvíce průmyslových lokací u nás. Bohužel z areálu bývalé Poldovky a jejího okolí se mnoho fungujícího nezachovalo, o to více je tedy třeba ocenit ty subjekty, které dokázaly ustát přechod na tržní prostředí a na tyto nové podmínky se ve všech směrech adaptovaly. Mezi ně patří firma nkt cables, která pokračuje v tradici bývalé „Kablovky“. A jelikož se zde v rámci přechodu na moderní výrobu a systémy řízení postupně pod konzultační gescí API - Akademie Produktivity a inovací aplikuje štíhlá výroba, přijali jsme možnost firmu navštívit. Hostiteli byli ředitel závodu Ing. Jaroslav Žižka a lean leader Ing. Karel Holub.

Ambiciózní projekt: Vývoj a výzkum nanomateriálů

Jedním z nejrychleji se rozvíjejících oborů současnosti jsou obory zabývající se nanomateriály a nanotechnologiemi. Tato velmi perspektivní disciplína nachází široké uplatnění ve všech oborech lidské činnosti. Jde však o vědní obor velmi mladý, takže principy výroby, aplikací a jejich zkoušení nejsou dosud dostatečně popsány. A to byl právě impulz pro vznik Ústavu pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace v Liberci.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit