Inhaltsverzeichnis
Einführung
Vespel™, entwickelt von DuPont, ist ein Hochleistungspolymer, das für seine Fähigkeit bekannt ist, extremen thermischen, elektrischen und mechanischen Belastungen standzuhalten.
Dieses fortschrittliche Polyimid-Material bietet eine Reihe bemerkenswerter Eigenschaften, die es für zahlreiche anspruchsvolle Anwendungen in verschiedenen Industrien ideal machen.
Füllstoffe wie Graphit oder PTFE ermöglichen eine gezielte Beeinflussung der Eigenschaften.
Eigenschaften von Vespel™
Hervorragende thermische Stabilität
Vespel™ weist eine unvergleichliche thermische Stabilität auf und behält seine strukturelle Integrität und Leistung bei kryogenen bis hohen Temperaturen von etwa 300 °C bei.
Kurzzeitig kann es auch bis zu 400 °C standhalten. Dies macht es zu einem unverzichtbaren Material für Anwendungen in Hochtemperaturumgebungen, wie z. B. in der Luft- und Raumfahrt und in der chemischen Industrie, wo Materialien über längere Zeiträume zuverlässig funktionieren müssen.
Überlegene chemische Beständigkeit
Vespel™ ist hochgradig beständig gegen eine Vielzahl von Chemikalien, darunter Säuren, Basen, Lösungsmittel und Oxidationsmittel.
Diese chemische Beständigkeit stellt sicher, dass Vespel™ seine Eigenschaften und Leistung in aggressiven chemischen Umgebungen beibehält, wodurch es sich für kritische Komponenten in Ventilen, Pumpen und Dichtungen eignet.
Niedrige Reibung und hohe Abnutzungsbeständigkeit
Das Polymer hat einen außergewöhnlich niedrigen Reibungskoeffizienten und eine hohe Verschleißfestigkeit, was für Komponenten, die hoher Belastung und Reibung ausgesetzt sind, von entscheidender Bedeutung ist.
Diese Eigenschaften verringern den Bedarf an häufiger Wartung und verlängern die Lebensdauer von Teilen wie Lagern und Dichtungen.
Bemerkenswerte mechanische Festigkeit und Steifigkeit
Trotz seines geringen Gewichts bietet Vespel™ eine hohe mechanische Festigkeit und Steifigkeit.
Diese Eigenschaften machen es zu einer attraktiven Wahl für strukturelle Anwendungen, die sowohl Haltbarkeit als auch Gewichtsreduzierung erfordern, insbesondere in der Luft- und Raumfahrt- sowie in der Automobilindustrie.
Exzellente elektrische Isolierung
Vespel™ ist ein hervorragender elektrischer Isolator, ideal für den Einsatz in der Elektronikindustrie und in elektrischen Systemen.
Seine isolierenden Eigenschaften gewährleisten die Zuverlässigkeit und Sicherheit elektronischer Geräte und Komponenten, verhindern elektrische Ausfälle und verbessern die Leistung.
Prüfung von Vespel™ mit einem Thermal Interface Material (TIM)-Tester
Um sicherzustellen, dass Vespel™ die strengen Anforderungen verschiedener Hochleistungsanwendungen erfüllt, werden umfassende Tests durchgeführt, einschließlich der Verwendung eines Thermal Interface Material (TIM) Testers. Der TIM-Tester bewertet die thermische Leitfähigkeit und den thermischen Widerstand von Materialien, die für Hochleistungspolymere wie Vespel™ entscheidende Parameter sind.
- Probenvorbereitung:
- Vespel™-Proben werden gemäß den für TIM-Tests erforderlichen Spezifikationen sorgfältig vorbereitet, wobei präzises Schneiden in standardisierte Formen und Größen erforderlich ist.
- Platzierung:
- Die vorbereitete Vespel™-Probe wird zwischen die zwei Prüfflächen des TIM-Testers positioniert. Der Anpressdruck der Platten auf die Probe kann dabei über die Software genauestens definiert werden.
- Messung:
- Der TIM-Tester misst den Temperaturunterschied über die Vespel™-Probe und berechnet den thermischen Widerstand und die thermische Leitfähigkeit. Diese Messungen liefern Einblicke in die Fähigkeit von Vespel™ Wärme zu leiten und abzuleiten.
- Datenanalyse:
- Die gesammelten Daten werden gründlich analysiert, um sicherzustellen, dass Vespel™ die erforderlichen thermischen Leistungskriterien erfüllt.
TIM-Tester – Vespel – Wärmeleitfähigkeit, thermische Impedanz in Polymeren
Vespel™ ist ein Hochleistungspolymer, das für extreme thermische, elektrische und mechanische Belastungen geeignet ist. Dimensions- und Temperaturstabilität, geringe thermische und elektrische Leitfähigkeit, hervorragende Verschleiß- und Lagereigenschaften sowie Chemikalien- und Strahlungsbeständigkeit sind einige seiner bemerkenswerten Eigenschaften.
Vorteilhaft ist auch, dass viele Bauteile mit Vespel leichter und widerstandsfähiger gemacht werden können als mit herkömmlichen Metallen, Keramiken und Polymeren. Vespel ist vielseitig einsetzbar und wird vor allem in der Luft- und Raumfahrt, der Halbleiter- und der Automobiltechnik verwendet.
Die Grafik zeigt eine Messung der thermischen Impedanz einer 25mm x 25mm großen Vespelprobe bei 50°C (TH=70°C, TC=30°C) und einem Anpressdruck von 1 MPa mit dem TIM-Tester. Drei verschiedene Proben mit einer Dicke zwischen 1,1 mm und 3,08 mm wurden gemessen, um die Wärmeleitfähigkeit und den thermischen Kontaktwiderstand zu bestimmen (mittels linearer Regression, wie im Diagramm zu sehen). Die gemessene Wärmeleitfähigkeit, die der Kehrwert der Steigung ist, beträgt 0,35 W/mK. Der thermische Kontaktwiderstand ist der Offset auf der Y-Achse.
TIM-Tester – Vespel – Wärmeleitfähigkeit
Vespel™ ist ein Hochleistungspolymer, das für extreme thermische, elektrische und mechanische Belastungen geeignet ist. Form- und Wärmestabilität, geringe thermische und elektrische Leitfähigkeit, hervorragende Verschleiß- und Lagereigenschaften sowie Chemikalien- und Strahlungsbeständigkeit sind einige seiner bemerkenswerten Eigenschaften. Vorteilhaft ist auch, dass viele Bauteile mit Vespel leichter und widerstandsfähiger gemacht werden können als mit herkömmlichen Metallen, Keramiken und Polymeren. Vespel ist vielseitig einsetzbar und wird vor allem in der Luft- und Raumfahrt, der Halbleiter- und Automobiltechnik verwendet.
Eine 25 mm x 25 mm große Vespelprobe wurde mit dem TIM-Tester im Temperaturbereich von 40 °C bis 150 °C bei einem konstanten Anpressdruck von 1 MPa gemessen. Die Wärmeleitfähigkeit nimmt mit der Temperatur zu, wie es in der Literatur erwartet wird.
Weitere Methoden zur Charakterisierung von Vespel™
- Dilatometer (DIL):
- Die Formbeständigkeit des Materials kann durch eine Analyse mit einem Dilatometer überprüft werden. In der Regel wird ein niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient ermittelt, der jedoch durch verschiedene Füllstoffe beeinflusst werden kann, weshalb diese Untersuchung wichtig ist.
- Laser Flash Analyzer (LFA) und Transient Hot Bridge (THB) Methode:
- Beide Messmethoden bieten eine weitere Möglichkeit, die Temperaturleitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit über einen weiten Temperaturbereich zu charakterisieren.
Anwendungen von Vespel™
Referenzmaterial
Luft- und Raumfahrt
Chemische Industrie
Die chemische Beständigkeit von Vespel™ macht es ideal für Komponenten wie Ventile, Pumpen und Dichtungen, die in rauen chemischen Umgebungen eingesetzt werden.
Durch seine Langlebigkeit wird sichergestellt, dass diese Komponenten korrosiven Substanzen ohne Beeinträchtigung standhalten und die Betriebsintegrität erhalten bleibt.
Halbleiterindustrie
In der Halbleiterindustrie wird Vespel™ für Waferträger und als Isoliermaterial verwendet. Seine thermische Stabilität und seine geringen Ausgasungseigenschaften sind entscheidend für die Aufrechterhaltung der Reinheit und Leistung in Halbleiterherstellungsprozessen.
Automobilindustrie
Die Automobilindustrie profitiert von der geringen Reibung und Verschleißfestigkeit von Vespel™ und verwendet es in Dichtungen und Lagern, die hohen Belastungen und Reibungen ausgesetzt sind.
Darüber hinaus trägt das geringe Gewicht von Vespel™ zur Gesamteffizienz und Leistung von Fahrzeugen bei, wodurch die Kraftstoffeffizienz verbessert und die Emissionen reduziert werden.
Medizintechnik
In der Medizintechnik wird Vespel™ bei der Herstellung von Implantaten und Instrumenten eingesetzt.
Dank seiner Biokompatibilität und Haltbarkeit eignet es sich für den langfristigen Einsatz in medizinischen Anwendungen und gewährleistet die Sicherheit der Patienten und die Langlebigkeit der Produkte.
Fazit
Vespel™ stellt einen Paradigmenwechsel bei Hochleistungspolymeren dar und ermöglicht bedeutende technologische Fortschritte in verschiedenen Branchen.
Seine einzigartige Kombination aus thermischer Stabilität, chemischer Beständigkeit, geringer Reibung, Verschleißfestigkeit, mechanischer Festigkeit und elektrischen Isolationseigenschaften machen es zu einem unverzichtbaren Material für Anwendungen, die ein Höchstmaß an Leistung und Zuverlässigkeit erfordern.
Strenge Tests, einschließlich des Einsatzes von TIM-Testern, stellen sicher, dass Vespel™ die strengen Anforderungen für moderne Anwendungen erfüllt.
Da sich die Industrien weiterentwickeln und die technologischen Grenzen immer weiter verschieben, wird Vespel™ auch in Zukunft ein wichtiger Werkstoff sein, der diese fortschrittlichen Anforderungen erfüllt und Innovation und Effizienz fördert.
