Spis treści
Wprowadzenie
Vespel™, opracowany przez firmę DuPont, jest wysokowydajnym polimerem znanym ze swojej odporności na ekstremalne obciążenia termiczne, elektryczne i mechaniczne.
Ten zaawansowany materiał poliimidowy oferuje szereg niezwykłych właściwości, które czynią go idealnym do wielu wymagających zastosowań w różnych branżach.
Wypełniacze takie jak grafit lub PTFE umożliwiają wpływanie na właściwości w ukierunkowany sposób.
Właściwości Vespel™
Wyjątkowa stabilność termiczna
Vespel™ wykazuje niezrównaną stabilność termiczną i zachowuje swoją integralność strukturalną i wydajność w temperaturach od kriogenicznych do wysokich około 300°C.
Może również wytrzymać temperatury do 400 °C przez krótki czas. Sprawia to, że jest to niezbędny materiał do zastosowań w środowiskach o wysokiej temperaturze, takich jak przemysł lotniczy i chemiczny, gdzie materiały muszą działać niezawodnie przez długi czas.
Doskonała odporność chemiczna
Vespel™ jest wysoce odporny na szeroką gamę chemikaliów, w tym kwasy, zasady, rozpuszczalniki i środki utleniające.
Ta odporność chemiczna zapewnia, że Vespel™ zachowuje swoje właściwości i wydajność w agresywnych środowiskach chemicznych, dzięki czemu nadaje się do krytycznych elementów zaworów, pomp i uszczelnień.
Niskie tarcie i wysoka odporność na zużycie
Polimer charakteryzuje się wyjątkowo niskim współczynnikiem tarcia i wysoką odpornością na zużycie, co ma kluczowe znaczenie w przypadku elementów narażonych na duże obciążenia i tarcie.
Właściwości te zmniejszają potrzebę częstej konserwacji i wydłużają żywotność części, takich jak łożyska i uszczelki.
Niezwykła wytrzymałość mechaniczna i sztywność
Pomimo niewielkiej masy, Vespel™ oferuje wysoką wytrzymałość mechaniczną i sztywność.
Właściwości te sprawiają, że jest to atrakcyjny wybór do zastosowań konstrukcyjnych, które wymagają zarówno trwałości, jak i redukcji masy, szczególnie w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym.
Doskonała izolacja elektryczna
Vespel™ jest doskonałym izolatorem elektrycznym, idealnym do stosowania w przemyśle elektronicznym i systemach elektrycznych.
Jego właściwości izolacyjne zapewniają niezawodność i bezpieczeństwo urządzeń i komponentów elektronicznych, zapobiegają awariom elektrycznym i poprawiają wydajność.
Testowanie Vespel™ za pomocą testera materiału interfejsu termicznego (TIM)
Aby upewnić się, że Vespel™ spełnia rygorystyczne wymagania różnych zastosowań o wysokiej wydajności, przeprowadzane są szeroko zakrojone testy, w tym z wykorzystaniem testera Thermal Interface Material (TIM). Tester Tester TIM ocenia przewodność cieplną i odporność termiczną materiałów, które są krytycznymi parametrami dla polimerów o wysokiej wydajności, takich jak Vespel™.
- Przygotowanie próbki:
- Próbki Vespel™ są starannie przygotowywane zgodnie ze specyfikacjami wymaganymi do testowania TIM, co wymaga precyzyjnego cięcia do znormalizowanych kształtów i rozmiarów.
- Umieszczenie:
- Przygotowana próbka Vespel™ jest umieszczana pomiędzy dwiema powierzchniami testowymi testera TIM. Nacisk płytek na próbkę można precyzyjnie zdefiniować za pomocą oprogramowania.
- Pomiar:
- Tester TIM mierzy różnicę temperatur na próbce Vespel™ i oblicza opór cieplny oraz przewodność cieplną. Pomiary te zapewniają wgląd w zdolność Vespel™ do przewodzenia i rozpraszania ciepła.
- Analiza danych:
- Zebrane dane są dokładnie analizowane w celu zapewnienia, że Vespel™ spełnia wymagane kryteria wydajności termicznej.
TIM-Tester - Vespel - Przewodność cieplna, impedancja cieplna w polimerach
Vespel™ to wysokowydajny polimer, który nadaje się do ekstremalnych obciążeń termicznych, elektrycznych i mechanicznych. Stabilność wymiarowa i stabilność temperaturowa niska przewodność cieplna i elektryczna przewodność elektryczna doskonałe właściwości w zakresie zużycia i łożyskowania, a także odporność na chemikalia i promieniowanie to tylko niektóre z jego niezwykłych cech.
Kolejną zaletą jest to, że wiele komponentów może być lżejszych i bardziej wytrzymałych dzięki Vespel niż w przypadku konwencjonalnych metali, ceramiki i polimerów. Vespel jest wszechstronny i znajduje zastosowanie głównie w przemyśle lotniczym, półprzewodnikowym i motoryzacyjnym.
Wykres przedstawia pomiar impedancji termicznej próbki wespelu o wymiarach 25 mm x 25 mm w temperaturze 50°C (TH=70°C, TC=30°C) i ciśnieniu kontaktowym 1 MPa przy użyciu testera TIM. Trzy różne próbki o grubości od 1,1 mm do 3,08 mm zostały zmierzone w celu określenia przewodności cieplnej i termicznej rezystancji kontaktowej (przy użyciu regresji liniowej, jak pokazano na wykresie). Zmierzona przewodność cieplna, która jest odwrotnością nachylenia, wynosi 0,35 W/mK. Opór kontaktu termicznego jest przesunięciem na osi Y.
TIM-Tester - Vespel - Przewodność cieplna
Vespel™ to wysokowydajny polimer, który nadaje się do ekstremalnych obciążeń termicznych, elektrycznych i mechanicznych. Stabilność wymiarowa i termiczna, niska przewodność cieplna i elektryczna, doskonałe właściwości zużycia i łożyskowania, a także odporność na chemikalia i promieniowanie to tylko niektóre z jego niezwykłych właściwości. Kolejną zaletą jest to, że wiele komponentów może być lżejszych i bardziej wytrzymałych niż w przypadku konwencjonalnych metali, ceramiki i polimerów. Vespel jest wszechstronny i stosowany głównie w przemyśle lotniczym, półprzewodnikowym i motoryzacyjnym.
Próbka wespelu o wymiarach 25 mm x 25 mm została zmierzona za pomocą testera TIM w zakresie temperatur od 40 °C do 150 °C przy stałym ciśnieniu kontaktowym 1 MPa. Przewodność cieplna przewodność cieplna wzrasta wraz z temperaturą, zgodnie z oczekiwaniami literaturowymi.
Dalsze metody charakteryzowania Vespel™
-
Dilatometr (DIL)
:
- Stabilność wymiarową materiału można sprawdzić, analizując go za pomocą dylatometru. Z reguły określa się niski współczynnik rozszerzalności cieplnej, ale mogą na niego wpływać różne wypełniacze, dlatego ten test jest ważny.
-
Laserowy analizator błysku (LFA)
i
Transient Hot Bridge (THB)
Metoda:
- Obie metody pomiarowe oferują dodatkową możliwość scharakteryzowania dyfuzyjności cieplnej i przewodności cieplnej w szerokim zakresie temperatur.
Zastosowania Vespel™
Materiał referencyjny
Lotnictwo i kosmonautyka
Przemysł chemiczny
Odporność chemiczna Vespel™ sprawia, że idealnie nadaje się do komponentów takich jak zawory, pompy i uszczelnienia stosowane w trudnych warunkach chemicznych.
Jego trwałość zapewnia, że komponenty te mogą wytrzymać działanie substancji korozyjnych bez degradacji i zachować integralność operacyjną.
Przemysł półprzewodników
W przemyśle półprzewodnikowym Vespel™ jest stosowany do produkcji nośników płytek oraz jako materiał izolacyjny. Jego stabilność termiczna i niskie właściwości odgazowywania mają kluczowe znaczenie dla utrzymania czystości i wydajności w procesach produkcji półprzewodników.
Przemysł motoryzacyjny
Przemysł motoryzacyjny czerpie korzyści z niskiego tarcia i odporności na zużycie Vespel™ i wykorzystuje go w uszczelnieniach i łożyskach, które są narażone na duże obciążenia i tarcie.
Ponadto niska waga Vespel™ przyczynia się do ogólnej wydajności i osiągów pojazdów, poprawiając oszczędność paliwa i zmniejszając emisje.
Technologia medyczna
W technologii medycznej Vespel™ jest wykorzystywany do produkcji implantów i instrumentów.
Dzięki swojej biokompatybilności i trwałości nadaje się do długotrwałego użytku w zastosowaniach medycznych i zapewnia bezpieczeństwo pacjentów oraz trwałość produktu.
Wnioski
Vespel™ reprezentuje zmianę paradygmatu w polimerach o wysokiej wydajności, umożliwiając znaczący postęp technologiczny w wielu branżach.
Jego unikalne połączenie stabilności termicznej, odporności chemicznej, niskiego tarcia, odporności na zużycie, wytrzymałości mechanicznej i właściwości izolacji elektrycznej sprawiają, że jest to niezbędny materiał do zastosowań wymagających najwyższego poziomu wydajności i niezawodności.
Rygorystyczne testy, w tym wykorzystanie testerów TIM, zapewniają, że Vespel™ spełnia rygorystyczne wymagania nowoczesnych zastosowań.
W miarę rozwoju przemysłu i przesuwania granic technologicznych, Vespel™ będzie nadal ważnym materiałem spełniającym te zaawansowane wymagania oraz promującym innowacyjność i wydajność.
