Nieuw Epoxydisch Composiet met Gecontroleerde Moleculaire Architectuur Verhoogt de Betrouwbaarheid van Energieapparatuur

Het jaar 2025 markeerde een opmerkelijke mijlpaal binnen de materiaalkunde. Een onderzoeksteam verbonden aan de School voor Werktuigbouwkunde en Elektrotechniek van de Xi'an University of Architecture and Technology heeft namelijk een baanbrekende aanpak geïntroduceerd. Deze strategie, die draait om het concept van 'moleculaire ordeningsontwerp', is ontwikkeld door experts in nieuwe materialen voor energie- en energieopslagsystemen. Het resultaat is een nieuw epoxydisch inkapselingsmateriaal dat uitblinkt door een zeldzame combinatie van zowel een extreem hoge thermische geleidbaarheid als uitzonderlijke isolatiekenmerken.

De essentie van deze prestatie ligt in de ingenieuze toepassing van organische moleculen. Deze dienen als structurele 'sjablonen' om een uiterst geordende structuur te creëren binnen het epoxydische harssysteem. Deze doelgerichte, geordende rangschikking van moleculen faciliteert een efficiënte afvoer van warmte, wat de thermische geleidbaarheid significant verhoogt. Tegelijkertijd zorgen de dichte pakking en de ingebouwde energievallen ervoor dat de isolatiebetrouwbaarheid gewaarborgd blijft. Zelfs bij operationele temperaturen tot 200°C worden hoogenergetische elektronen effectief ingeperkt en vastgehouden.

De noodzaak voor deze innovatie vloeit voort uit de constante stijging in de vraag naar verpakkingsmaterialen die bestand zijn tegen steeds hogere thermische en elektrische belastingen. Hedendaagse halfgeleiderapparaten voor vermogenselektronica worden kleiner en krachtiger, waardoor conventionele epoxyharsen niet langer volstaan om deze spanningen te weerstaan. Door gebruik te maken van moleculaire sjablonen om de eigenschappen van het bulkmateriaal gericht te vormen, biedt deze nieuwe methode een elegante oplossing voor een hardnekkige beperking binnen de vermogenselektronica.

De bewezen betrouwbaarheid van het materiaal bij 200°C creëert onmiddellijke implementatiemogelijkheden binnen de meest veeleisende segmenten van de vermogenselektronica. Het team heeft de ambitie om de toepasbaarheid van deze specifieke methodologie te onderzoeken binnen diverse harssystemen, wat wijst op een streven naar brede technische bruikbaarheid. Deze technologische sprong voorwaarts, geworteld in een diepgaand inzicht in de microstructuur, fungeert als een katalysator voor de volgende generatie hightech systemen en belooft de ontwikkeling van zowel duurzamere als productievere apparatuur.

Deze ontdekking vindt plaats tegen de achtergrond van intensief onderzoek naar thermisch beheer in China. Wetenschappers van de Xi'an Jiaotong University en de Zhejiang University zijn bijvoorbeeld bezig geweest met de ontwikkeling van super-elastische aerogels. Daarnaast heeft de Chinese Academie van Wetenschappen een keramische vezelaërogel (SiC@SiO₂) geïntroduceerd, die anisotrope thermische geleidbaarheid bezit en temperaturen tot 1300°C kan weerstaan. Dit onderstreept dat het vinden van efficiënte warmteafvoermethoden een absolute wetenschappelijke prioriteit blijft. Het succes met dit nieuwe epoxydische composiet voegt dan ook aanzienlijk gewicht toe aan de Chinese inspanningen op dit cruciale onderzoeksgebied.