混动汽车引擎罩超140度怎么破?交大自然正刊发文,突破绝缘和导热矛盾瓶颈(混动汽车发动机频繁启停)

admin3年前行业信息266

转自:徐瑞哲

在高度电子电气化的混合动力汽车中,引擎罩下的温度可能超过140摄氏度。那么,如何既要导热又要绝缘呢?北京时间今天(3月2日),国际顶级学术期刊《自然(Nature)》的正刊刚刚发表上海交通大学化学化工学院团队与合作者的最新研究成果。这标志着我国科学家在高耐热的聚合物电工绝缘材料研究领域取得重大突破,论文作者黄兴溢教授、陈杰博士申请的相关发明专利已获得授权。

北京:走进2022世界新能源汽车大会。新华社 发

聚合物是一类重要的电工绝缘材料,然而聚合物材料的导热性普遍性较差,提升聚合物的导热性往往只能以牺牲绝缘性能为代价,因此“绝缘和导热的互为矛盾”是制约聚合物材料在先端电气电子装备发展的瓶颈问题之一。

而作为组成现代电子电路的基本元件,人们使用介电电容器实现电能的储存和转换。对其高温能力的迫切需求,来自航空电子、汽车工业,以及地下油气勘探和高级推进系统等众多高功率、高电流和高温应用领域。

2021上海车展上新能源车型受关注。新华社 发

实际应用中,材料在高电场下的电导电流,随电场强度增加呈指数增大,就会产生大量的焦耳热。而传统聚合物介电材料的导热系数普遍较低,造成介质温度快速升高,进而引起电导指数增加、耐电强度急速降低等连锁反应,从而引发器件、装备失效等严重问题。

尽管可以通过引入纳米添加等方式,增加聚合物电介质的导热系数,但这又往往以牺牲耐电强度为代价,更重要的是纳米添加给薄膜制造工艺带来极大挑战。因此,开发耐高温、本征高导热的聚合物电介质薄膜是最好选择。

黄兴溢

基于这一挑战,交大化院黄兴溢教授团队设计了一种含氟缺陷的双链结构共聚物。该共聚物通过π-π堆叠作用,自组装成高度有序阵列,实现在垂直平面方向表现出高于现有聚合物10倍的导热系数。电极化储能测试表明,其设计的双链聚合物在高温下的放电能量密度,超过当前最先进的商业化产品双向拉伸聚丙烯的5倍。

双链结构聚合物电介质薄膜的分子结构和自组装形貌

同时,采用红外相机直观观察到,在高导热的双链聚合物薄膜中未出现局部热积聚现象,结合模拟电介质薄膜电容器芯子的热场分布,发现薄膜电容芯子的中心温度未明显上升,充-放电循环则更加稳定,实验也证明:连续充-放电循环寿命是聚酰醚亚胺薄膜(PEI)的6倍。

双链结构聚合物电介质的静电储能性

值得一提的是,经此设计的聚合物碳含量相对较低,这赋予了其优异的自愈性。电镜图像清晰显示了电击穿区域四周的铝金属电极被蒸发除去,碳化通道孤立于金属电极,击穿后的金属化聚合物薄膜整体仍保持高绝缘性。自愈后的储能性并没有出现明显劣化,仍能进行10000次的连续充-放电循环。

双链聚合物电介质的循环稳定性和自愈性

解放日报·上观新闻记者了解到,这项研究是电气工程、化学、材料、工程热物理等多学科的深度交叉融合,获得了国家自然科学基金、上海市优秀学术带头人计划、电力设备电气绝缘国家重点实验室开放基金等资助,在电磁能装备、新能源汽车、电力电子等领域极具应用前景。

此次《自然》刊文题为“Ladderphane copolymers for high temperature capacitive energy storage”,黄兴溢教授和王庆教授为通讯作者,陈杰助理研究员、周垚博士和黄兴溢教授为共同第一作者,上海交通大学为论文的第一完成单位。

海量资讯、精准解读,尽在新浪财经APP

相关文章

气温下降,如何判断汽车蓄电池是否需要更换?(怎样检测汽车电瓶是否正常)

气温下降,如何判断汽车蓄电池是否需要更换?(怎样检测汽车电瓶是否正常)

北方地区已经进入冬天,气温明显下降,汽车蓄电池的电量也会随之变低,所以要保证日常用车不出现问题,需要保持蓄电池处于"健康"状态,如果发现蓄电池存在问题需要及时进行更换。 那...

中国质量协会:汽车用户满意度测评一汽-大众独获八冠(一汽大众css满意度)

中国质量协会:汽车用户满意度测评一汽-大众独获八冠(一汽大众css满意度)

汽势Auto-First|赛江南 金杯银杯不如消费者的口碑。在用户满意度方面有着权威性的中国质量协会,在最新公布的2019年中国汽车用户满意度测评(CACSI)结果中,一汽...

五菱佳辰产品力解读,汽车销售专业讲解这款6万级大7座(五菱星辰七座的价格)

作为一名具有数十年营销经验的4S店销售人员,去年转行乘用车的线上线下测评工作。其初衷也是因为看惯了太多客户选车时总是误入歧途,花了不该花的冤枉钱。 这次专门写下这篇文章,主要是被五菱...

大国小鲜@新发展理念丨四平—长春共建汽车产业园 蓬勃建设中的“汽车人”之家(新型大国关系的内涵是是什么?)

大国小鲜@新发展理念丨四平—长春共建汽车产业园 蓬勃建设中的“汽车人”之家(新型大国关系的内涵是是什么?)

四平地处东北亚区域中心地带,位于东北振兴哈大发展轴上,是哈长城市群重要战略支点市,吉林省向南开放的重要门户。 为深入贯彻习近平总书记视察吉林视察四平重要讲话重要指示精神,认...

愿意为你穿上西装 测试全新林肯航海家(林肯车suv航海家)

愿意为你穿上西装 测试全新林肯航海家(林肯车suv航海家)

[汽车之家 专业评测] 林肯在我心中一直是有一定距离感的品牌,我认为只有等我功成名就之后,它才会成为我在各种高端聚会之间穿梭的代步工具。当然我可能还需要穿上笔挺的西装和一尘不染的皮鞋。...

测评:汽车轮胎品牌排行榜前十名的固特异,让我尽享驾控乐趣(固特异高端品牌轮胎)

测评:汽车轮胎品牌排行榜前十名的固特异,让我尽享驾控乐趣(固特异高端品牌轮胎)

20万左右的预算,想买到一辆动力性能强劲且富有驾控乐趣、外观时尚潮流、配置丰富的紧凑型运动轿车难吗?相信不少朋友在选车时,都曾有过这样的疑惑。当然,我第一次买车时也是,结合那次的买车经历,个...