Nieuw materiaal verbetert prestaties elektrische auto

Nu overheden overal ter wereld hun regelgeving aanscherpen om de CO2-uitstoot te beperken, is de algemene verwachting dat steeds meer elektrische en hybride voertuigen in het straatbeeld verschijnen. De ontwikkeling van nieuwe krachtbronnen om deze voertuigen mee aan te drijven is daarom in volle gang. Er bestaat een snel groeiende vraag naar elektrische energiemodules die krachtig zijn, zelf weinig stroom verbruiken en tegelijkertijd compact en betrouwbaar genoeg zijn om een alternatief te vormen voor brandstofmotoren. Omdat deze modules doorgaans opereren onder zware omstandigheden, met temperaturen die gemakkelijk de 200 graden Celsius overstijgen, zijn materialen nodig die zeer hitteresistent zijn en deze warmte ook snel kunnen afvoeren.

Zoeken naar alternatieven

Nu nog worden veel aandrijvingsmodules gebouwd met silicium, maar de laatste jaren is veel onderzoek gedaan naar alternatieve materialen die betere eigenschappen bezitten. Siliciumcarbide (SiC) is zo’n alternatief, met een laag stroomverbruik en een hoge betrouwbaarheid onder hoge (doorslag)spanning. Maar om SiC-apparatuur op temperaturen boven de 200 graden Celsius te kunnen gebruiken, moet de hitte snel afgevoerd kunnen worden. Een nieuw hittebestendig en geleidend nanotube-materiaal van Fujitsu is wat dat betreft een doorbraak. Het plaatmateriaal bestaat uit minuscule carbon nanotubes, verticaal georiënteerd, wat resulteert in een exceptionele hittebestendigheid en hitteresistentie.

De prestaties van het carbon-nanotube-materiaal zijn aanzienlijk beter dan huidige beschikbare materialen. Onderzoekers van Fujitsu Laboratories merkten dat bij contact met hitte, het materiaal drie keer zo geleidend is als Indium, een materiaal dat bekendstaat om de zeer hoge mate van hittegeleiding. Deze indium-platen hebben bovendien een veel lager smeltpunt (160 graden Celsius) dan de nanotube-platen (700 graden Celsius). Deze karakteristieken duiden op een hoge efficiëntie bij toepassingen om elektriciteitsmodules in geavanceerde elektrische en hybride auto’s te koelen.

Materiaal ook geschikt voor supercomputers

Fujitsu presenteerde details van deze nieuwe technologie eind november in de Amerikaanse staat Hawaii, tijdens de 2017 Workshop on Innovative Nanoscale Devices and Systems (WINS2017). Het plan is om de technologie te gebruiken in toepassingen voor de automotive industrie vanaf het fiscale jaar 2020. Ook wordt overwogen om de technologie vanwege de nuttige eigenschappen te gebruiken voor nieuwe toepassingsgebieden, zoals supercomputers en apparatuur voor de telecomsector.

 

Nanotube-materiaal is een innovatie van Fujitsu Laboratories, de R&D-afdeling van Fujitsu die bekendstaat als één van de belangrijkste onderzoeksinstellingen voor technologie ter wereld. Fujitsu Laboratories is aanwezig met onderzoekscentra in Japan, China, de Verenigde Staten en Europa. De organisatie doet over een breed gebied onderzoek naar de services van morgen, servers, netwerken, elektronische devices en geavanceerde materialen. Meer weten over Fujitsu Laboratories? Lees dan hier verder.