Värmespridare och värmeöverförande element med grafenbaserade filmer för radar och laser
Syfte och mål
Genomförbarhetsstudien syftade till att studera möjligheten att tillverka och använda grafenfilmers extremt höga värmeledningsförmåga i tillämpningar där god värmespridning och/eller förmåga till värmetransport kan ge lägre temperaturer på elektriska komponenter. I synnerhet inkapslade grafenfilmer och termisk ”strap” studerades.
Vi ville också prova en ny-gammal konstellation av partners: Chalmers tekniska högskola (karakterisering), SHT Smart High Tech (tillverkning) och Saab (användare). Genomförbarhetsprojektets partners samarbetade också med en extern leverantör.
Genomförande
Projektet bestod av:
• Studie och grafentillverkning för inkapsling i metall. Filmerna borde vara tjockare än 100 mikrometer.
• Studie och tillverkning av film för värmeledande ”band”/”strap”. Filmer 10-100 mikrometer.
• Karakterisering av värmeledningsförmåga och övriga relevanta mekaniska egenskaper
• Mock-up för att visa prestanda i något applikationsliknande sammanhang.
• Inventera världsmarknaden för liknande värmeledande produkter med grafen.
• Studera om leverantörskedjan är lämplig.
Effekter och resultat
Grafenfilmer med tjocklekar 10-100 mikrometer syntetiserades och den uppmätta värmeledningsförmågan var 1200-1900 W/mK i planet. Den mekaniska styrkan var överlägsen jämförbar pyrolytisk grafit på marknaden. Draghållfastheten var ca tre gånger högre än grafit och vår grafitfilm klarar ca dubbelt så många bockningscykler jämfört med testade grafitark.
Vi konstaterade att tillverkning av grafenfilm fortfarande kräver bättre processkontroll.
Filmer under 100 mikrometers tjocklek ser fortfarande mycket lovande ut som värmetransportör. De kombinerar utmärkt värmeledning med övriga goda mekaniska egenskaper. Tjocklekar över 100 mikrometer, t.ex. för inkapsling av film i metall, är fortfarande svårt att tillverka. Det finns dock ett flertal processparametrar att arbeta med för att kunna få bättre filmer.
Under genomförbarhetsstudien hann vi inte gör någon mock-up.
Övrigt
Det finns några enstaka värmeledande grafenprodukter på marknaden nu. De är ett välkommet tillskott för användare, men deras prestanda är fortfarande okända för oss.
Konstellationen med akademin, SMT, end-user och extern SME-leverantör fungerade bra. Detta motiverar fortsättning i ett större projekt.