Im Bereich der dielektrischen Isolierstoffe stellt das W\u00e4rmemanagement eine gro\u00dfe Herausforderung dar. Polymermatrix-Verbundwerkstoffe mit F\u00fcllstoffen erm\u00f6glichen die Kombination von elektrischer Isolation und effizienter W\u00e4rmeableitung. Ein \u00dcberblick \u00fcber die grundlegenden Prinzipien.<\/p>\n
Definition: Verbundwerkstoff<\/strong> \u2014 Ein Verbundwerkstoff ist ein heterogenes Material aus mindestens zwei nicht mischbaren Bestandteilen, deren Kombination dem Gesamtmaterial Eigenschaften verleiht, die keiner der Bestandteile allein besitzen w\u00fcrde. Es werden zwei Hauptphasen unterschieden: die Verst\u00e4rkungsphase und die Matrix.<\/p>\n Ein Verbundwerkstoff besteht aus zwei Hauptphasen mit sich erg\u00e4nzenden Aufgaben:<\/p>\n Sorgt f\u00fcr den Zusammenhalt des Werkstoffs, gibt ihm seine Form und chemische Best\u00e4ndigkeit. Kann sein:<\/p>\n W\u00e4rmeleitende Partikel zur Verbesserung des W\u00e4rmetransfers bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der elektrischen Isolierung:<\/p>\n Polymermatrizes weisen von Natur aus sehr niedrige W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeiten auf, die im Allgemeinen unter 0,5 W\/m\u00b7K liegen. F\u00fcr dielektrische Isolieranwendungen mit intensiven W\u00e4rmezyklen (Transformatoren, Elektromotoren, Leistungsmodule) ist dieses Niveau zunehmend ungen\u00fcgend.<\/p>\n Die Zugabe w\u00e4rmeleitender F\u00fcllstoffe erh\u00f6ht diesen Wert deutlich, ohne die elektrischen Isoliereigenschaften zu beeintr\u00e4chtigen. Die Auswahl der F\u00fcllstoffe h\u00e4ngt von verschiedenen Kriterien ab: chemische Natur, Morphologie, Korngr\u00f6\u00dfe, Einf\u00fcllrate und Qualit\u00e4t der Grenzfl\u00e4che mit der Matrix.<\/p>\n Im Bereich der flexiblen dielektrischen Isolierstoffe nehmen duroplastische Matrizes, insbesondere Epoxidharze, eine f\u00fchrende Stellung ein. Ihre Vernetzung verleiht ihnen dimensionale Stabilit\u00e4t und hervorragende mechanische Best\u00e4ndigkeit und bietet gleichzeitig eine ideale Grundlage f\u00fcr die Einarbeitung w\u00e4rmeleitender F\u00fcllstoffe.<\/p>\n F\u00fcllstoffe verschiedener Art k\u00f6nnen kombiniert werden, um Synergieeffekte zu erzielen und effektive W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeiten von mehr als 4 W\/m\u00b7K mit Keramikf\u00fcllstoffen bei hohen Volumenanteilen (60-80 %) zu erreichen.<\/p>\n Marktausblick 2025:<\/strong> Der weltweite Markt f\u00fcr elektrische Isoliermaterialien wird f\u00fcr 2024 auf 11,9 Mrd. USD gesch\u00e4tzt, mit einem projizierten j\u00e4hrlichen Wachstum von +6,6 % bis 2034. Elektrofahrzeug- und Erneuerbare-Energien-Anwendungen sind die wichtigsten Wachstumstreiber.<\/p>\nSchl\u00fcsselzahlen<\/h2>\n
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\n \nWert<\/th>\n Bedeutung<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n \n ~0,2 W\/m\u00b7K<\/td>\n Typische W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit eines reinen Polymers<\/td>\n<\/tr>\n \n > 4 W\/m\u00b7K<\/td>\n Erreichbar mit Keramikf\u00fcllstoffen<\/td>\n<\/tr>\n \n 300 W\/m\u00b7K<\/td>\n Intrinsische W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit von Bornitrid<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/figure>\n Aufbau eines Verbundwerkstoffs<\/h2>\n
Phase 1 \u2014 Matrix<\/h3>\n
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Phase 2 \u2014 Verst\u00e4rkung (F\u00fcllstoffe)<\/h3>\n
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Warum werden W\u00e4rmeleitf\u00fcllstoffe eingesetzt?<\/h2>\n
Duroplastische Matrizes: das Referenzmaterial<\/h2>\n