5월 19일, 일본 도레이(Toray)는 탄소 섬유 복합재의 열전도도를 금속 소재와 동일한 수준으로 향상시키는 고성능 열전달 기술 개발을 발표했습니다. 이 기술은 소재 내부에서 발생하는 열을 내부 경로를 통해 외부로 효과적으로 전달하여 모바일 운송 분야에서 배터리 노화를 늦추는 데 기여합니다.
가볍고 높은 강도로 유명한 탄소 섬유는 현재 항공우주, 자동차, 건설 부품, 스포츠 장비 및 전자 장비 제작에 사용되고 있습니다. 합금 소재와 비교했을 때 열전도도는 항상 단점으로 여겨져 왔으며, 과학자들은 이를 개선하기 위해 수년간 노력해 왔습니다. 특히 상호 연결, 공유, 자동화 및 전기화를 지향하는 신에너지 자동차 개발이 활발히 진행됨에 따라, 탄소 섬유 복합 소재는 관련 부품, 특히 배터리 팩 부품의 에너지 절감 및 경량화에 필수적인 요소가 되었습니다. 따라서 탄소 섬유 복합 소재의 단점을 보완하고 CFRP의 열전도도를 효과적으로 개선하는 것이 점점 더 시급한 과제로 떠올랐습니다.
이전에 과학자들은 흑연층을 추가하여 열을 전도하려고 시도했습니다. 그러나 흑연층은 균열, 파손, 손상되기 쉬워 탄소 섬유 복합재의 성능을 저하시킵니다.
이 문제를 해결하기 위해 도레이는 고경도 다공성 CFRP와 단축 탄소 섬유를 사용한 3차원 네트워크를 구축했습니다. 구체적으로, 다공성 CFRP를 사용하여 흑연층을 지지하고 보호하여 열전도성 구조를 형성한 후, 그 위에 CFRP 프리프레그를 적층합니다. 따라서 기존 CFRP의 열전도도는 기계적 특성에 영향을 미치지 않으면서 일부 금속 재료보다 더 높은 열전도도를 달성하기가 어렵습니다.
흑연층의 두께와 위치, 즉 열전도 경로에 대해 도레이는 완전한 설계 자유도를 실현하여 부품의 정밀한 열 관리를 실현했습니다.
도레이는 이 독자 기술을 통해 CFRP의 경량화 및 고강도라는 장점을 유지하면서도 배터리 팩과 전자 회로의 열을 효과적으로 전달합니다. 이 기술은 모바일 운송, 모바일 전자 제품, 웨어러블 기기 등의 분야에 활용될 것으로 기대됩니다.
게시일: 2021년 5월 24일
