Hochleitfähiges Granulat «Hot Polymer CF 273»
Abb. 1: Hot Polymer CF 273 verfügt über die höchste Leitfähigkeit auf dem Markt. Auszug aus der Studie. Weiterführende Informationen siehe bitte unter Abschnitt “1. Zusammenschau”. (Power-Point – Präsentation)
INHALTSVERZEICHNIS
1. Zusammenschau
2. Werkstoff-Innovation: Hochleitfähiges Polymer anstatt Aluminium
3. Zeitungsbeiträge
4. Beratung und Bestellung von Mustermaterial
5. Making-of
1. Zusammenschau
Power-Point-Präsentation:
Hot_Polymer_CF_273 (Link)
Das Granulat lässt sich vielseitig einsetzen. Die Vorteile im Überblick: höchste Wärmeleitfähigkeit / elektrische Isolation (bei Bedarf) / spritzgiessbar. Ihre Investition: (CHF 29.– pro kg) bei hoher Bestellmenge. Musterlieferungen auf Anfrage. Bei Fragen kontaktieren Sie uns bitte.
2. Werkstoff-Innovation: Hochleitfähiges Polymer antatt Aluminium
Das Eidgenössische Volkswirtschaftsdepartement EVD, Bundesamt für Berufsbildung und Technologie BBT, Förderagentur für Innovation KTI hat der Rominger Kunststofftechnik GmbH einen Innovationsscheck für die Weiterentwicklung eines thermisch leitfähigen und spritzgiessbaren Faserverbundkunststoffes ausgestellt. Nach fünfjähriger Forschung ergaben aktuelle Leitfähigkeitsmessungen, dass der innovative Werkstoff sich im Bereich Aluminum bewegt.
Zusammenfassung
Thermisch hochleitfähige Polymere stellen immer noch Nischenprodukte dar.
Die Werkstoff-Innovation „Hot Polymer CF 273“ öffnet den Markt, da seine Leitfähigkeit sich in Praxistests auf dem Niveau Aluminium (Al) bewegt und gleichzeitig eine kostengünstigere Option zu Al darstellt.
Die bestehenden leitfähigen Kunststoff-Systeme weisen im Vergleich entweder eine tiefere Leitfähigkeit auf oder liegen preislich so hoch, dass der Markt beim kostengünstigeren Al bleibt.
Ist-Zustand spornte zum Handeln an
Wie elektrische amorphe Isolatoren, so sind auch Kunststoffe schlechte Wärmeleiter.
Die Wärmeleitfähigkeit von Kunststoffen im ungefüllten Zustand liegt im Bereich von
0,1 W/mK bis 0,5 W/mK. Im Vergleich zu den Metallen somit um ein Vielfaches niedriger.
(Metalle: 10 – 400 W/mK). Kunststoffe sind elektrische Isolatoren mit Leitfähigkeiten im Bereich von 10-16 S. Durch das Zugeben von elektrisch leitfähigen Füllstoffen zu einer Kunststoffmatrix ermöglicht eine Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit.
Kunststoffe sind somit im ungefüllten Zustand schlechte Wärmeleiter und elektrische Isolatoren.
Durch Zugabe von leitfähigen Füllstoffen nimmt die thermische und elektrische Leitfähigkeit
gemeinsam zu. Viele technische Anwendungen erfordern jedoch eine hohe Wärmeableitung
bei gleichzeitiger elektrischer Isolation.
Diamant- und Gold-Standard vereint
Damit ein Werkstoff Strom leiten kann, muss es über bewegliche Elektronen verfügen.
Bei den Metallen bewerkstelligen dies deren äusseren Elektronen. Diese Elektronen verfügen über keine klar zugeordnete Atomzugehörigkeit und können sich deswegen im Metallgitter frei in alle Raumrichtungen bewegen. Im Gegensatz zu den Metallen sitzen bei Isolatoren oder Nichtleitern wie Diamant und vielen Kunststoffen die Elektronen in Einfachbindungen zwischen benachbarten Atomen fest. Eine Mittelstellung nimmt Graphit ein – ein enger Verwandter des Diamanten. Beim Graphit sind innerhalb einer Schicht bestimmte Elektronen frei beweglich. Dieser Effekt kann mit dem andersartigen molekularen Aufbau begründet werden. Von den vier Valenzelektronen des Kohlenstoffs werden nur deren drei genutzt, um Sechsecke analog einem bienenwabenartigen ebenen Gerüst zu bilden. Die p-Orbitale (hantelförmige Aufenthaltsräume) des vierten Elektrons ragen beim Graphit zu beiden Seiten aus der Schicht heraus und überlappen sich so zu einem halb gefüllten Leitungsband. Dies ermöglicht eine Bewegung in zwei Dimensionen (anisotrop), somit exakt innerhalb der Schichten.
Hot Polymer CF 273 verfügt über aufgrund des hohen Metallcharakters über delokalisierte Elektronen in allen Raumrichtungen (isotrop), kann jedoch im Gegensatz zu reinen Metallen trotzdem wie ein thermoplastischer Kunststoff spritzgegossen werden und verfügt dadurch im Vergleich zu Werkstoffen von Mitbewerbern über eine signifikant höhere Leitfähigkeit.So gesehen synthetisiert Hot Polymer CF273 die Vorzüge der kovalenten-, bzw. Atombindung (Diamant, Polymer, spritzgiessbar) und der Metallbindung (delokalisierte Elektronen).
Mögliche Applikationen (Auswahl)
Generell
Aluminium-Substitut, sowie sämtliche bestehenden Metall- und Kunststoffanwendungen die über eine verbesserte Wärmeabfuhr bei ev. gleichzeitiger elektrischer Isolation.
PC- Industrie, insbesondere Laptop
Behebung oder Minimierung der Abwärmeproblematik. Laptop-Gehäuse von Mac sind aufgrund der Wärmeproblematik bei den Kunststoffgehäusen (Wärme wird gebunkert) aus gut leitendem Aluminium. Der Aluminium-Ansatz ist funktional gesehen gut und macht durchaus Sinn, doch preislich nicht, denn die Herstellung der Aluminiumverschalung ist enorm aufwändig, teuer und nicht gegen Oxidation gefeit. Die Werkstoff-Innovation kann dagegen mit der geeigneten Verarbeitungstechnologie (z.B. Spritzguss) vollautomatisch, schnell, günstig und oxidationsfrei zu Laptop-Gehäusen verarbeitet werden.
Medizintechnik
Für Gehäuseverschalungen wie z.B. Pumpengehäuse für die
Absaugung von Blut und Sekret, Kunststoffwannen für Lichttherapien (starke Wärmeentwicklung) gegen Gelbsucht
bei Säuglingen.
Senkung des Bilirubin-Gehaltes.
Labortechnik
Wärmeleitfähige Tubes.
Endziel der Werkstoff-Innovation
Preisgünstiger Marktleader unter den leitfähigen Kunststoff-Systemen und Aluminium-Substitut.
Mehr Infos hier (Link)
3. Zeitungsbeiträge:
– Spritzgiessbarer thermisch hochleitfähiger Faserverbundkunststoff. GAK Fachmagazin Polymerindustrie. (Link)
– Kampfansage in Richtung Aluminium. Technische Rundschau. (Link)
– Kunststoff mit Eigenschaften wie Aluminium. Plastverarbeiter. (Link)
– Hochleitfähiges Polymer. MATERIALS.NOW! (Link)
– KTI-Innovationsprojekt. Ein Kunststoff, der leitet und isoliert. SwissPlastics. (Link)
4. Beratung und Bestellung von Mustermaterial (Link)
5. Making-of
