Wärmeleitfähige Kunststoffe

Aufgrund des steigenden Kupfer- und Aluminiumbedarfs, vor allem durch die aufstrebende Elektromobilität, warnen viele Experten vor einer Rohstoffverknappung in den nächsten Jahren, was zu Versorgungsengpässen und somit zu deutlichen Preissteigerungen führen wird. Bei der Suche nach Alternativen gewinnen wärmeleitfähige, hoch gefüllte Kunststoffe zunehmend an Bedeutung und werden als Kupfer- und Aluminiumersatz für wärmeleitende Produkte in Betracht gezogen und bereits eingesetzt. Diese steigende Nachfrage geht auch aus der Marktanalyse von MarketsandMarkets INC. (2019) hervor. Während der Marktwert der wärmeleitfähigen Kunststoffe in 2015 schätzungsweise 120 Mio. USD betrug, prognostizieren die Analysten bis zum Jahr 2021 einen progressiven Anstieg des Marktwerts auf rund 255 Mio. USD. Dabei kann insbesondere der Einsatz neuer Biopolymere zukünftig zu einer nachhaltigen Rohstoffversorgung beitragen.

Die Forschungsgruppe Thermofluiddynamik und effiziente Energiewandlung forscht deshalb an wärmeleitfähigen Kunststoffen mit umweltverträglichen Füllstoffen. Im Vordergrund stehen die Entwicklung von Materialmodellen [1], die Kopplung von Spritzgusssimulation und thermischem Bauteilmodell sowie die Entwicklung neuer Messverfahren zur Bestimmung der inhomogenen und anisotropen Wärmeleitfähigkeit in den Werkstoffen und resultierenden Bauteilen [2].

Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Matthias Stripf

 

[1] Gaiser J, Stripf M, Henning, F (2018):
Finite Element Material Model for the Prediction of the Thermal Conductivity of Highly Filled Polymers
4th Edition of International Conference on Polymer Science and Technology, 04.-05.06.2018, London, UK.

[2] Gaiser, J, Stripf, M and Henning, F (2019):
Enhanced Transient Hot Bridge Method Using a Finite Element Analysis
International Journal of Thermophysics, Vol. 40, https://doi.org/10.1007/s10765-018-2476-y .