DE102015212132A1

DE102015212132A1 - Verwendung eines Verbundwerkstoffes zum Wärmemanagement

Info

Publication number: DE102015212132A1
Application number: DE102015212132.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas Köck; Werner Langer; Bastian Hudler
Original assignee: SGL Carbon SE
Current assignee: SGL Carbon SE
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2017-01-05
Also published as: KR102058804B1; US20180187977A1; US10739080B2; KR20180022901A; EP3317360A1; WO2017001323A1

Abstract

Verwendung eines Verbundwerkstoffes zum Wärmemanagement im elektrischen und/oder elektronischen Bereich, insbesondere im Automobil, umfassend eine gitterartigen Struktur, die mit Phase-Change-Material (PCM) gefüllt ist und einen Verbundwerkstoff bestehend aus einer Gitterstruktur, die mit PCM gefüllt ist und die gefüllte Gitterstruktur sich auf einer Decklage oder zwischen zwei Decklagen befindet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines Verbundwerkstoffes zum Wärmemanagement im elektrischen und/oder elektronischen Bereich, insbesondere im Automobil, umfassend eine gitterartige Struktur, die mit Phase-Change-Material (PCM) gefüllt ist und einen Verbundwerkstoff bestehend aus einer Gitterstruktur, die mit PCM gefüllt ist und sich diese gefüllte Gitterstruktur auf einer Decklage oder zwischen zwei Decklagen befindet.
Bei der Verwendung von elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen entsteht Wärme, die abgeführt werden muss, um ein Überhitzen des Bauteils – und somit den Ausfall des Bauteils – zu verhindern.
Es ist bekannt, zur Wärmeabfuhr unter anderem PCMs (Latentwärmespeichermaterialien) zu verwenden, da diese sowohl Wärme in Form von latenter Wärme speichern als auch wieder abgeben können. PCMs unterliegen einem Phasenübergang, wenn Wärme zugeführt oder abgegeben wird. Dies kann beispielsweise ein Übergang von der festen in die flüssige Phase oder umgekehrt sein. Bei der Wärmezufuhr oder Wärmeabfuhr aus dem PCM, bleibt beim Erreichen des Phasenübergangspunktes die Temperatur konstant, bis das Material vollständig umgewandelt ist. Die beim Phasenübergang zugeführte oder abgeführte Wärme, die keine Temperaturänderung in dem Material verursacht, wird als latente Wärme bezeichnet.
Mögliche Phasenwechselmaterialien sind zum Beispiel Paraffine, Wachse, Zuckeralkohole, Alkohole, Zucker, Polymere, insbesondere thermoplastische Polymere, Wasser, organische Säuren, wie Fettsäuren, wässrige Salzlösungen, wie Salzhydrate, oder Amide ( WO2008087032A1 , US8580171B2 ).
Aufgrund der Tatsache, dass die Wärmeleitfähigkeit der meisten PCM im Bereich von 0,3 bis 0,4 W/(m∙K) eher gering ist, ist der Prozess der Wärmeaufnahme oder Wärmeabgabe sehr langsam und damit in den meisten Fällen technisch nicht relevant.
Das Problem, dass der Prozess der Wärmeaufnahme bzw. Wärmeabgabe bei Verwendung von PCMs sehr langsam ist, kann durch die Verwendung eines Latentwärmespeicherverbundwerkstoffes, wobei das PCM mit einer Hilfskomponente mit hoher Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise Graphit, insbesondere expandierten Graphit, kombiniert wird, überwunden werden. Expandierter Graphit eignet sich besonders gut als Hilfskomponente aufgrund der hohen thermischen Leitfähigkeit und weist zudem eine gute chemische Beständigkeit auf ( US8580171B2 , WO2008087032A1 ).
Für die Anwendung eines Latentwärmespeicherverbundwerkstoffes muss ein Auslaufen des PCM beim Übergang in die flüssige Phase vermieden werden. Es ist bekannt PCM zu verkapseln. Nachteilig hierbei ist, die Schwierigkeit der Kapselung des PCM. Dies ist hauptsächlich dadurch begründet, dass das PCM während des Phasenwechsels eine Volumenänderung von bis zu 15 % durchläuft und es somit zu einer Dimensionsänderung in dem daraus hergestellten Verbundwerkstoff von mehr als 5 % kommt, wodurch es bereits nach kurzer Einsatzdauer aufgrund der Ermüdung des Kapselmaterials zum Versagen der Kapselung kommt. In DE102013215255A1 wird die Schwierigkeit der Verkapselung eines PCMs durch die Verwendung einer elastomeren Matrix gelöst. Hier wird das PCM in eine elastomere Matrix eingebettet. Dadurch ergeben sich aber weitere Nachteile. Zum einen besitzt auch die elastomere Matrix eine niedrige Wärmeleitfähigkeit, desweiteren lassen sich durch diese Werkstoffe keine formstabilen Bauteile aufbauen, da beim Aufschmelzen des Verbundes der komplette Komplex weich wird.
Die bekannten PCM/Graphit – Verbundwerkstoffe weisen den Nachteil auf, dass ein relativ hoher (mindestens > 10 Gew. %) Binderanteil verwendet werden muss, da sonst die Integrität des Verbundwerkstoffs nicht gegeben ist. Bei einem hohen Binderanteil müssen Leitadditivmischungen von mindestens 20 Gew. % beigemischt werden, wodurch die Speicherkapazität anteilig, aber um mindestens 25 % verringert wird.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Verbundwerkstoffes, welcher zum Wärmemanagement verwendet werden kann, mit dem die oben genannten Nachteile des Stands der Technik überwunden werden.
Die Aufgabe wird durch die Verwendung eines Verbundwerkstoffes zum Wärmemanagement im elektrischen und/oder elektronischen Bereich, wie beispielsweise im Automobil im Temperaturbereich bis 600 °C, bevorzugt bis 150 °C, umfassend eine Gitterstruktur, die mit Phase-Change-Material (PCM) gefüllt ist, gelöst.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass bei der Verwendung von solchen Verbundwerkstoffen, die Dimensionsänderungen in alle Raumrichtungen, bedingt durch das PCM, auf kleiner 5 %, insbesondere 3 % reduziert werden können und somit Verbundwerkstoffe mit geringen Fertigkeitstoleranzen gefertigt werden können. Zudem wird die Wärmekapazität durch die Gitterstruktur, im Gegensatz zu der Verwendung von Leitadditiven, mit weniger als 15 % kaum beeinflusst und die Wärmeleitfähigkeit sogar aufgrund von gerichteten Wärmeströmen, bedingt durch durchgehende Bereiche hoher Wärmeleitfähigkeit, gegenüber dem reinen PCM um mehr als 300 % verbessert.
Als Gitterstruktur wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Art Lochstruktur verstanden, welche aus Fäden, Seilen, Drähten, Blechen oder ähnlichem besteht, die miteinander so verbunden sind, dass zwischen den einzelnen Knoten/Kreuzungen immer ein Zwischenraum bleibt. Die Dimensionen wie Höhe, Breite, Tiefe und Form der Struktur ist nicht beschränkt. Als Formen kommen Polygone, insbesondere Vierecke, Sechsecke (wie Waben) oder Kreise in Frage. Die Dimensionen der Vierecke werden bestimmt durch das Ausmessen der Länge und Breite und weisen vorteilhafterweise je eine Größe von 1 bis 40 mm, bevorzugt 2 bis 40 mm, besonders bevorzugt 3 bis 30 mm auf. Die Dimensionen der Kreise werden bestimmt durch das Ausmessen des Durchmessers und wesen vorteilhafterweise eine Größe von 1 bis 40 mm, bevorzugt 2 bis 40 mm, besonders bevorzugt 3 bis 30 mm auf. Die Dimension der Waben werden nach der DIN 29970 (1998-09) bestimmt und weist vorteilhafterweise eine Größe von 1 bis 40 mm, bevorzugt 2 bis 40 mm, besonders bevorzugt 3 bis 30 mm auf.
Vorteilhafterweise besteht die Gitterstruktur aus Metall, Keramik, Graphit oder auch beliebigen Mischungen davon. Folglich kann die Gitterstruktur aus einer Mischung aus Metall und Keramik, Metall und Graphit, Keramik und Graphit oder aus einer Mischung aus Metall, Keramik und Graphit bestehen.
Wenn die Gitterstruktur aus Metall besteht, wird dieses bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Aluminium, Kupfer oder Stahl ausgewählt. Besonders bevorzugt besteht die Gitterstruktur aus Aluminium. Wenn die Gitterstruktur aus Keramik besteht, wird diese bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid, Siliziumcarbid oder Kohlenstofffasserverstärktes Siliziumcarbid (C/SiC) ausgewählt. Besonders bevorzugt besteht die Gitterstruktur aus C/SiC. Wenn die Gitterstruktur aus Graphit besteht, wird der Graphit bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Naturgraphit, synthetischem Graphit oder expandiertem Graphit. Besonders bevorzugt besteht die Gitterstruktur aus expandiertem Graphit.
Zur Herstellung von expandiertem Graphit mit einer wurmförmigen Struktur wird üblicherweise Graphit, wie Naturgraphit, mit einem Interkalaten, wie beispielsweise Salpetersäure oder Schwefelsäure, vermischt und bei einer erhöhten Temperatur von beispielsweise 600 °C bis 1200 °C wärmebehandelt. ( DE10003927A1 )
Expandierter Graphit stellt einen Graphit dar, der im Vergleich zu natürlichem Graphit in der Ebene senkrecht zu den hexagonalen Kohlenstoffschichten beispielsweise um den Faktor 80 oder mehr expandiert ist. Aufgrund der Expansion zeichnet sich expandierter Graphit durch eine hervorragende Formbarkeit und gute Verzahnbarkeit aus. Expandierter Graphit kann in Folienform verwendet werden, wobei bevorzugt eine Folie mit einer Dichte von 1,3 bis 1,8 g/cm³ verwendet wird. Eine Folie aufweisend diesen Dichtebereich weist Wärmeleitfähigkeiten von 300 W/(m∙K) bis 500 W/(m∙K). Die Wärmeleitfähigkeit wird mittels der Ångström-Methode („Ångström’s Method of Measuring Thermal Conductivity”; Amy L. Lytle; Physics Department, The College of Wooster, Theses) bestimmt.
Vorteilhafterweise weist die Gitterstruktur eine Wandstärke von 0,01 bis 2 mm, bevorzugt 0,03 bis 0,5 mm, besonders bevorzugt 0,05 bis 0,2 mm auf, da dadurch die durch Betrieb des elektrischen und/oder elektronischen Bauteils entstehende Wärme schneller abgeleitet werden kann und die Beeinflussung der Wärmekapazität noch gering ausfällt.
Besonders gute Ergebnisse werden mit einer horizontalen Dicke der Gitterstruktur von 0,5 bis 50 mm, bevorzugt 1 bis 30 mm, besonders bevorzugt 2 bis 20 mm erzielt. Die Dimensionierung der Dicke erlaubt ein maßgeschneidertes Wärmemanagement, für verschiedene elektronische und/oder elektrische Bauteile. Bei elektronischen Bauteilen handelt es sich beispielsweise um Laptops, Smartphones, LCDs (Flüssigkristallbildschirme), LEDs (Leuchtdioden – Bildschirme), OLEDs, (organische Leuchtdioden – Bildschirme) oder etc. Bei elektrischen Bauteilen handelt es sich beispielsweise um Leistungsmodule, Leiterplatten oder etc.
Durch die Verwendung der Gitterstruktur wird der Verbundwerkstoff in viele kleine Bereiche unterteilt, wobei jeder für sich gekapselt ist. Dies verringert im Schadensfall signifikant das Austreten von großen Mengen PCM. Zusätzlich wird durch die Gitterstruktur die Festigkeit des Verbundwerkstoffes um mehr als 200 % und der E-Modul um mehr als 400 % erhöht, wobei gleichzeitig die Bindermenge auf maximal 2 Gew. % erniedrigt werden kann. Ein weiterer Vorteil der Gitterstruktur ist, dass auf Leitadditivbeimischungen verzichtet werden kann und somit die Wärmekapazität nur geringfügig, aber maximal um 15 %, erniedrigt wird. Durch die Dimensionierung der Gitterstruktur und Material der Gitterstruktur kann die Wärmeleitfähigkeit und somit der übertragbare Wärmestrom gezielt eingestellt werden. Es ist auch möglich unsymmetrische Gitterstrukturen zu verwenden. Dies erlaubt die Bereitstellung eines auf das Bauteil maßgeschneiderten PCM-Gitter-Verbundwerkstoffes.
Desweiteren lassen sich durch die Kombination von unterschiedlichen Werkstoffen und Werkstoffdicken maßgeschneiderte Gitterstrukturen herstellen, die auf die jeweiligen Wärmequellen des elektrischen/elektronischen Bauteiles angepasst sind und somit die Wärmeabfuhr und Wärmekapazität jeweils maximieren.
Als PCM kommen insbesondere Zuckeralkohole, Paraffine, Wachse, Salzhydrate, Fettsäuren, bevorzugt Paraffine, Salzhydrate und Wachse in Betracht. Als Zuckeralkohole können beispielsweise Pentaerythritol, Trimethylolethan, Erythritol, Mannitol, Neopentylglykol und jede beliebige Mischung davon verwendet werden. Als Paraffine können gesättigte Kohlenwasserstoffe mit der allgemeinen Summenformel C_nH_2n+2 verwendet werden, wobei die Zahl n zwischen 18 und 32 liegen kann. Die molare Masse derartiger Paraffine liegt damit zwischen 275 und 600 Gramm pro Mol. Als Salzhydrate können beispielweise Calciumchloridhexahydrat, Magnesiumchloridhexahydrat, Lithiumnitrattrihydrat und Natriumacetattrihydrat eingesetzt werden. Als Fettsäuren könne beispielsweise Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure und jede beliebige Mischung davon zum Einsatz kommen. Die Salzhydrate können beispielweise Calciumchloridhexahydrat, Magnesiumchloridhexahydrat, Lithiumnitrattrihydrat und Natriumacetattrihydrat eingesetzt werden. Die Auswahl des PCM hängt von dem jeweiligen Temperaturbereich der Anwendung ab.
Der bevorzugte Verwendungsbereich des Verbundwerkstoffes im elektrischen und/oder elektronischen Bereich des Automobils liegt im Temperaturbereich bis 600 °C, wobei bevorzugt Salzhydrate verwendet werden. Im bevorzugten Anwendungstemperaturbereich bis 150 °C werden bevorzugt Paraffine und Wachse verwendet. Bei elektronischen Anwendungen, wie beispielsweise Laptops, liegt der bevorzugte Anwendungstemperaturbereich bei bis zu 100 °C, wobei bevorzugt Paraffine und Wachse verwendet werden.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform kann das PCM in freier, gebundener, verkapselter oder mikroverkapselter Form vorliegen. Als Verkapselungsmaterial eignen sich Kunststoffe wie beispielsweise Polymethylmetacrylat. Durch das Verkapselungsmaterial wird eine Kunststoffhülle für das PCM gebildet. Unter mikroverkapselt wird hierbei eine Verkapselung von ≤ 5 mm verstanden.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform hat das PCM in Form von mikroverkapselten Partikeln eine durchschnittliche Partikelgröße von ≤ 5 mm bevorzugt 3 bis 100 µm, besonders bevorzugt 3 bis 15 µm. Wenn die Partikelgrößen 5 mm überschreiten, kommt es zu einem signifikanten Abfall des Wärmeeintrages in die Kapsel selbst und das PCM im Inneren der Kapsel schmilzt nur noch sehr langsam auf. Dies heißt, dass oftmals nicht die gesamte Wärmekapazität genutzt werden kann. Wird die Kapsel zu klein ergibt sich ein ungünstiges Verhältnis von PCM und nichtaktiver Kapselhülle, was die Wärmekapazität wiederum negativ beeinflusst.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird dem PCM noch ein Binder zugegeben, d.h. die Gitterstruktur ist mit PCM und Binder gefüllt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Binder aus der Gruppe bestehend aus Epoxidharzen (wie beispielsweise Araldite 2000 (2014)), Silikonharzen oder Acrylatharzen ausgewählt werden.
Nach einer noch weiteren vorteilhaften Ausführungsform beträgt der Binderanteil 2 bis 40 Gew. %, bevorzugt 5 bis 30 Gew. % besonders bevorzugt 5 bis 10 Gew. %. Durch den geringen Binderanteil lässt sich die Festigkeit des Verbundwerkstoffes gegenüber dem ungebundenen um mehr als 100 % steigern und die Wärmekapazität wird nur geringfügig beeinflusst. Im besonders bevorzugten Fall wird die Wärmekapazität nur um 10 % verringert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird dem PCM oder dem PCM und Binder noch ein Leitadditiv zugefügt. Dadurch wird die thermische Leitfähigkeit zusätzlich erhöht. Je nach Leitadditivmenge lassen sich die Wärmeleitfähigkeiten bis zu 20 W/(m∙K) steigern.
Vorteilhafterweise wird dieses Leitadditiv ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus synthetischem Graphit, expandiertem Graphit, Bornitrid, Aluminium oder Kupfer ausgewählt. Expandierter Graphit wird besonders bevorzugt als Leitadditiv eingesetzt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform beträgt der Anteil des Leitadditives 0 bis 90 Gew. %, bevorzugt 5 bis 30 Gew. %, besonders bevorzugt 10 bis 20 Gew. %. Die Beimischung eines Leitadditives erhöht die thermische Leitfähigkeit zusätzlich zu der Gitterstruktur und ermöglicht die Übertragung größerer Wärmeströme. Bei einer geringen Beimischung von bis zu 10 Gew. % liegt der Einfluss auf die Wärmekapazität noch in einem akzeptablen Rahmen von weniger als 10 %.
Die Mischungsverhältnisse aus PCM, Binder und Leitadditiv können je nach Bedarf angepasst werden, wobei der Mindestanteil des Binders bei 2 Gew. % liegt und der Mindestanteil an PCM bei 60 Gew. %. Für das Leitadditiv gibt es keinen Mindestanteil. In Summe ergeben diese Bestandteile immer 100 Gew. %.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verbundwerkstoff umfassend eine Gitterstruktur, die mit PCM gefüllt ist, wobei die gefüllte Gitterstruktur sich auf einer Decklage oder zwischen zwei Decklagen befindet.
Auch für diesen Verbundwerkstoff können die Ausführungsformen wie sie oben für die Gitterstruktur, die PCMs, die Binder und die Leitadditive verwendet werden.
Die Decklagen dieses erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes können aus der Gruppe bestehend aus Graphitfolien, Carbonfasergewebe, Carbonfasergelege, Kupferfolie oder Aluminiumfolie ausgewählt werden, wobei die Graphitfolien bevorzugt verwendet werden.
Durch die Decklagen wird zum einen die Wärme aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit von Graphit schnell verteilt und zudem wird die gefüllte Gitterstruktur zusätzlich verkapselt, was ein Auslaufen des PCMs verhindert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Decklagen eine Dicke von 10 µm bis 3 mm, bevorzugt von 0,2 bis 2 mm, besonders bevorzugt von 0,5 bis 1 mm auf.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bestehen die Decklagen aus Graphitfolien aus expandiertem Graphit mit einer Dichte von 1,3 bis 1,8 g/cm³.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine schematische Draufsicht des PCM/Gitterstruktur-Verbundwerkstoffes gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit aufgebrochener Oberfläche, zur Veranschaulichung der innenliegenden, gefüllten Gitterstruktur.
2 zeigt eine schematische Seitenansicht gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In der 1 ist eine schematische Draufsicht des zweiten Ausführungsbeispiels gezeigt. Die Probengröße ist 95 × 140 mm (l × b). Deutlich zu erkennen ist die Gitterstruktur (2), welche hier aus Aluminium besteht, in die das PCM-Material (1) eingefüllt ist. Auf der Unter- und Oberseite ist jeweils eine Graphitfolie als Decklage (3) angebracht.
2 zeigt eine schematische Seitenansicht des Probenkörpers aus 1 gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Die Dicke (h) des Probenkörbers beträgt 11 mm. Deutlich zu erkennen ist, dass die mit PCM (1) gefüllte Gitterstruktur (2) sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite durch die Decklagen (3) eingeschlossen wird.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, wobei die Ausführungsbeispiele keine Einschränkung der Erfindung darstellen.
Ausführungsbeispiel 1
Hergestellt wird ein Probekörper mit den Abmessungen 140 × 95 × 11 mm. Dazu wird eine Wabenstruktur aus 50 Lagen Aluminiumfolien mit einer Dicke von jeweils 50 µm durch versetztes punktuelles verbinden mit insgesamt 2 g Kleber (Araldit 2000 (2014)) und anschließendem auseinanderziehen hergestellt. Die gewünschte Wabenhöhe wird von dem entstandenen Block abgelängt. Diese Struktur wird anschließend mit 120 g PCM-Binder-Material (100g Micronal, Schmelzpunkt 28°C und 20g Araldit 2000 (2014) gefüllt.
Ausführungsbeispiel 2

Hergestellt wird ein Probekörper mit den Abmessungen 140 × 95 × 11 mm. Dazu wird eine Wabenstruktur aus 50 Lagen Aluminiumfolien mit einer Dicke von jeweils 50 µm durch versetztes punktuelles verbinden mit insgesamt 2 g Kleber (Araldit 2000 (2014)) und anschließendem auseinanderziehen hergestellt. Die gewünschte Wabenhöhe wird von dem entstandenen Block abgelängt. Diese Struktur wird anschließend mit 120 g PCM-Binder-Material (100g Micronal, Schmelzpunkt 28°C und 20g Araldit 2000 (2014) gefüllt und zwischen zwei Lagen Graphitfolie (500 µm Dicke und 1,8 g/cm³ Dichte) geklemmt.

	Referenz (ohne Aluminiumwabe)	Ausführungsbeispiel 1	Ausführungsbeispiel 2	Messmethode
Dichte [g/cm³]	0,9	0,9	0,9	Ausmessen und Wiegen
Wärmeleitfähigkeit [W/(m∙K)]	0,3	1,5	1,5	DIN 51908 (2006-05);
Biegefestigkeit [MPa]	3,8	7	9	DIN 51902 (2009-05)
E-Modul [MPa]	220	900	1050	DIN 51902 (2009-05)

Tabelle 1

Es hat sich überraschend gezeigt, dass durch die Wabenstruktur aus Aluminium die Wärmeleitfähigkeit senkrecht zur Probenebene mit 1,5 W/(m∙K) deutlich über der reinen PCM Probe (Referenzprobe: Zusammensetzung wie Ausführungsbeispiel 1, aber ohne Wabenstruktur aus Aluminium) mit 0,3 W/(m∙K) liegt (siehe Tabelle 1). Würde laut dem Stand der Technik Leitadditive zugemischt werden, wären mindestens 30 Gew. % davon nötig, um dieselbe Wärmeleitfähigkeit zu erreichen, die die Wärmekapazität der Probe aber um mindestens 30 % reduzieren würde. Durch Verwendung der Wabenstruktur aus Aluminium wird diese aber nur um 15 % verringert.
Bezugszeichenliste

1: Phasenwechselmaterial
2: Gitterstruktur
3: Decklage
b: Breite des Probenkörpers
l: Länge des Probenkörpers
h: Dicke des Probenkörpers

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2008087032 A1 [0004, 0006]
US 8580171 B2 [0004, 0006]
DE 102013215255 A1 [0007]
DE 10003927 A1 [0015]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 29970 (1998-09) [0012]
DIN 51908 (2006-05) [0045]
DIN 51902 (2009-05) [0045]
DIN 51902 (2009-05) [0045]

Claims

Verwendung eines Verbundwerkstoffes zum Wärmemanagement im elektrischen und/oder elektronischen Bereich, umfassend eine Gitterstruktur, die mit Phase-Change-Material (PCM) gefüllt ist.
Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Gitterstruktur eine Polygonstruktur aufweist.
Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Gitterstruktur aus Metall, Keramik, Graphit oder beliebigen Mischungen hiervon besteht.
Verwendung nach Anspruch 3, wobei die Gitterstruktur aus Metall aus der Gruppe bestehend aus Aluminium, Kupfer oder Stahl ausgewählt wird.
Verwendung nach Anspruch 3, wobei die Gitterstruktur aus Graphit aus der Gruppe bestehend aus Naturgraphit, synthetischem Graphit oder expandierter Graphit oder Mischungen davon ausgewählt wird.
Verwendung nach Anspruch 3, wobei die Gitterstruktur eine Wandstärke von 0,01 bis 2 mm aufweist.
Verwendung nach Anspruch 1, wobei das Phasenwechselmaterial (PCM) aus der Gruppe bestehend aus Zuckeralkoholen, Paraffinen, Wachsen, Salzhydraten, Fettsäuren, ausgewählt werden kann.
Verwendung nach Anspruch 7, wobei das PCM in freier, gebundener, verkapselter oder mikroverkapselter Form vorliegen kann.
Verwendung nach Anspruch 7 oder 8, wobei das mikroverkapselte PCM eine Größe von ≤ 5 mm aufweist.
Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Gitterstruktur zusätzlich noch mit Binder gefüllt ist.
Verwendung nach Anspruch 10, wobei der Binder aus der Gruppe bestehend aus Epoxidharze, Silikonharze und Acrylatharze ausgewählt wird.
Verwendung nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Binderanteil 2 bis 40 Gew. % beträgt.
Verbundwerkstoff umfassend eine Gitterstruktur, die mit PCM gefüllt ist, wobei die gefüllte Gitterstruktur sich auf einer Decklage oder zwischen zwei Decklagen befindet.
Verbundwerkstoff nach Anspruch 13, wobei die Decklagen aus der Gruppe bestehend aus Graphitfolien, Carbonfasergewebe, Carbonfasergelege, Kupferfolie oder Aluminiumfolie ausgewählt werden.
Verbundwerkstoff nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Decklagen eine Dicke von 10 µm bis 3 mm aufweisen.