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帝斯曼工程材料

汽车热管理材料新焦点

低渗透,轻质的解决方案符合即将出台的燃料箱蒸发排放法规

随着环境问题日益成为消费者和监管机构重点考虑的问题,可持续性需求成了户外动力设备(OPE)制造商关注的焦点。譬如加州空气资源委员会(CARB)和美国环境保护协会(EPA)加强了对小型发动机设备的蒸发排放法规。此外,消费者越来越关注环保塑料产品 - 许多消费者希望制造商提供可持续的产品选择。

在20世纪70年代中期,金属燃料箱被转换为塑料,主要材料是高密度聚乙烯(HDPE),以减轻重量和成本。但是,这种材料会发生渗透。在其使用寿命期间,由HDPE制成的标准手扶式割草机会产生12磅的蒸发性排放物,在温度较高的环境下会产生烟雾和臭氧。

除了环境,人类健康也会受到影响。汽油被认为是一种由100多种化学物质组成的有毒化学物质,其中包括苯,甲苯,乙苯和二甲苯(BTEX化合物)。吸入少量汽油蒸气会刺激鼻子和喉咙,并导致头痛、头晕、恶心呕吐、精神错乱和呼吸困难。

帝斯曼新型材料的热管理应用

帝斯曼工程材料是热管理行业的全方面材料解决方案供应商,热管理系统一直是帝斯曼工程材料的战略重点,涵盖了多个产品线。帝斯曼材料的耐水解等级、超级耐水解在长期冷却水浸泡后的机械性能以及熔接线强度上的优势,都为顾客提供了更大的设计自由度和可靠性。

电池热管理是保证电池容量和寿命的关键系统。在未来,电池的全时热管理是发展趋势之一。帝斯曼新型材料的优化和升级也对电池热管理系统产生了极大的影响。

这些新型材料的优化升级帮助汽车热管理系统提升在性能、成本、节能等方面的竞争力,提高市场潜力。

性能方面,随着整车能源效率及排放标准要求的提高,更多零件需要热管理,整车热管理系统变得更加复杂、更加精准。

成本和节能方面,热系统的集成化和电控化进程中增加了很多控制部件。而采用高性能的工程塑料不仅可以促进轻量化,还有助于实现更多的集成模块化设计,减少零件数以及连接界面数量。同时,工程塑料可注塑成型的工艺,大幅降低了零件的加工成本。

汽车热管理材料未来发展趋势

CO2热泵是一种十分环保的方案,但是由于压力较大,对材料的机械性能是一个挑战。CO2热泵系统的很多零件现在仍以金属材料为主,而工程塑料要替代这些金属部件,目前比较难。不过,热泵只是热系统的一部分,未来的电池热管理还需要通过冷却液来作为介质传递热量。通过全车集成化液冷方式,可以有效利用系统废热,进一步提高系统效率。

除了传统液冷,电池直冷也是目前被关注的研究方向。它的主要优点是反应快,系统简单,但是制冷剂的温度分布控制难度大,而且系统的匹配调控需要非常谨慎。另外,浸泡式电池包热管理作为一种新技术路线,比直冷还要更直接,也简化了系统,不过它的安全性正在被进一步开发验证。

燃料电池汽车近几年在国内的发展提速明显,其热管理相关材料技术甚至可以直接参考电动车目前的热管理系统。其中,废热管理是重点。同时,燃料电池反应堆对冷却液的绝缘性能有要求。新型纳米材料冷却液添加剂的开发应用,也对材料的耐化学性能提出了新的要求。

汽车热管理的发展为服务于汽车行业的材料领域带来了春天,而一直发展在行业前端的帝斯曼则会紧跟时代的步伐,创新发展新型材料,为客户带来更多更全面性价比更高的方案和更优秀的服务。

李梅森博士 Dr. Meisen Li

发布时间

17 August 2020

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關於作者

李梅森博士 Dr. Meisen Li

帝斯曼工程材料全球热管理系统材料应用技术开发经理 日本名古屋大学工学博士、美国纽约州立大学MBA。

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