في 19 مايو، أعلنت شركة توراي اليابانية عن تطوير تقنية نقل حرارة عالية الأداء، تُحسّن التوصيل الحراري لمركبات ألياف الكربون إلى مستوى يُضاهي المواد المعدنية. تنقل هذه التقنية الحرارة المتولدة داخل المادة بفعالية إلى الخارج عبر مسار داخلي، مما يُساعد على إبطاء شيخوخة البطاريات في قطاع النقل المتنقل.
تشتهر ألياف الكربون بخفة وزنها ومتانتها العالية، وتُستخدم الآن في صناعة قطع غيار الطائرات والسيارات والإنشاءات والمعدات الرياضية والإلكترونيات. بالمقارنة مع المواد السبائكية، لطالما كانت الموصلية الحرارية تُمثل عيبًا، وهو ما أصبح اتجاهًا يسعى العلماء إلى تحسينه لسنوات عديدة. وخاصةً في ظل التطور المزدهر لمركبات الطاقة الجديدة التي تدعم الربط والتشارك والأتمتة والكهرباء، أصبحت مادة ألياف الكربون المركبة عنصرًا أساسيًا لتوفير الطاقة وتقليل وزن المكونات ذات الصلة، وخاصةً مكونات البطاريات. لذلك، أصبح من الضروري بشكل متزايد تعويض عيوبها وتحسين الموصلية الحرارية للبلاستيك المقوى بألياف الكربون (CFRP) بشكل فعال.
في السابق، حاول العلماء توصيل الحرارة بإضافة طبقات من الجرافيت. إلا أن طبقة الجرافيت سهلة التشقق والتفتت والتلف، مما يُضعف أداء مركبات ألياف الكربون.
لحل هذه المشكلة، ابتكرت شركة توراي شبكة ثلاثية الأبعاد من ألياف الكربون المقواة بألياف الكربون المسامية عالية الصلابة وألياف الكربون قصيرة التوصيل. وبشكل أكثر تحديدًا، يُستخدم ألياف الكربون المقواة بألياف الكربون المسامية لدعم وحماية طبقة الجرافيت لتشكيل بنية موصلية حرارية، ثم تُوضع مادة CFRP مسبقة التشريب على سطحها، مما يجعل الموصلية الحرارية لألياف الكربون المقواة بألياف الكربون التقليدية صعبة، بل أعلى من الموصلية الحرارية لبعض المواد المعدنية، دون التأثير على الخواص الميكانيكية.
بالنسبة لسمك وموضع طبقة الجرافيت، أي مسار التوصيل الحراري، أدركت شركة Toray الحرية الكاملة في التصميم، لتحقيق الإدارة الحرارية الدقيقة للأجزاء.
بفضل هذه التقنية الحصرية، تحتفظ توراي بمزايا البلاستيك المقوى بألياف الكربون (CFRP) من حيث خفة الوزن والمتانة العالية، مع نقل الحرارة بفعالية من حزمة البطاريات والدوائر الإلكترونية. ومن المتوقع استخدام هذه التقنية في مجالات مثل النقل المتنقل، والإلكترونيات المتنقلة، والأجهزة القابلة للارتداء.
وقت النشر: ٢٤ مايو ٢٠٢١
