PAES dla centrów danych i elektromobilności Zastąpienie materiałów PEEK i PEI – oraz projektowanie bez PFAS

Rosnąca gęstość mocy w centrach danych i pojazdach elektrycznych sprawia, że tradycyjne tworzywa sztuczne osiągają swoje granice termiczne. Dzięki stopniowanemu zakresowi lepkości typów PAES – PSU, PESU i PPSU – konstruktorzy mogą projektować cienkościenne złącza i przewody odporne na olej w sposób bardziej ekonomiczny.

Sztuczna inteligencja, aplikacje w chmurze oraz rozbudowa szybkich sieci danych powodują wzrost gęstości mocy w elektronice. Jednocześnie zmniejsza się przestrzeń montażowa w serwerach, transformatorach i pojazdach elektrycznych, a coraz więcej funkcji jest upakowanych na bardzo ograniczonej przestrzeni. W związku z tym znacznie wzrastają obciążenia termiczne, mechaniczne i elektryczne działające na złącza, izolacje kabli i elementy chłodzące.

Aby zapewnić trwałą, niezawodną i ekonomiczną produkcję tych komponentów, firma BASF coraz bardziej skupia uwagę przemysłu elektrycznego i elektronicznego na swoich poliaryloeterosulfonach (PAES) z serii Ultrason w centrum zainteresowania branży elektrycznej i elektronicznej.

Ekonomiczna alternatywa dla PEEK, PEI i PAI

Przezroczyste tworzywa termoplastyczne obejmują trzy klasy polimerów: polisulfon (PSU, Ultrason S), polieterosulfon (PESU, Ultrason E) oraz polifenylosulfon (PPSU, Ultrason P). Charakteryzują się one wysoką odpornością na odkształcenia termiczne w szerokim zakresie temperatur, dobrą izolacją elektryczną, wysoką stabilnością wymiarową oraz naturalną odpornością na ogień.

Do tego dochodzi wysoka odporność na działanie substancji chemicznych, co pozwala na stosowanie tych materiałów w agresywnych środowiskach. Dzięki temu materiały te stanowią w wymagających zastosowaniach elektrycznych i elektronicznych ekonomiczną i łatwą w obróbce alternatywę dla polieterimidu (PEI), polietereteroketonu (PEEK) i poliamidoimidu (PAI).

Różne klasy lepkości do formowania wtryskowego i wytłaczania

W zależności od procesu produkcyjnego i geometrii elementu firma BASF oferuje gatunki o precyzyjnie dostosowanej lepkości. Gatunki o wysokiej płynności niezawodnie wypełniają nawet skomplikowane, cienkościenne wnęki podczas formowania wtryskowego, natomiast gatunki o wyższej lepkości zapewniają niezbędną wytrzymałość stopu w wymagających procesach wytłaczania. Ponadto tworzywa sztuczne te można barwić na kolory od półprzezroczystych do nieprzezroczystych, co ułatwia oznaczanie i projektowanie kompaktowych podzespołów.

„Infrastruktura sztucznej inteligencji, szybki internet i elektryfikacja prowadzą do powstania nowych komponentów elektronicznych i elektrycznych o wysokich wymaganiach wydajnościowych” – wyjaśnia Kazuhiro Kida z działu Business Management Ultrason w firmie BASF. Oprócz doboru materiałów koncern chemiczny wspiera przetwórców w projektowaniu elementów, a także w przeprowadzaniu testów formowania wtryskowego i wytłaczania, skracając w ten sposób cykle rozwoju.

Cienkościenne złącza światłowodowe do centrów danych

Jednym z głównych obszarów zastosowań są złącza do kabli światłowodowych (Fibre Optic Connectors, FOC) w centrach danych wykorzystujących sztuczną inteligencję. Ponieważ gęstość upakowania w węzłach danych stale rośnie, systemy złączy, takie jak Lucent Connectors (LC) i złącza wielowłóknowe typu push-on (MPO), muszą charakteryzować się coraz cieńszymi ściankami przy wąskich tolerancjach.

W tym przypadku materiał Ultrason E wykazuje swoje zalety, łącząc sztywność, wytrzymałość i długotrwałą odporność na temperaturę. Dzięki wysokiej płynności PESU niezawodnie wypełnia filigranowe kształty narzędzi, umożliwiając produkcję złączy wtykowych oznaczonych kolorami i odpornych na obciążenia mechaniczne.

Izolacja kabli odporna na olej do 200 °C, bez PFAS

W transformatorach centrów danych oraz w układach napędowych pojazdów elektrycznych występują znacznie większe obciążenia termiczne i chemiczne. Do tych zastosowań nadaje się polifenylosulfon Ultrason P, który można przetwarzać metodą wytłaczania na powłoki kabli oraz izolacje do przewodów aluminiowych i miedzianych.

Materiał ten wykazuje trwałą odporność na działanie gorącego oleju w temperaturach do 200 °C, zachowując przy tym swoją elastyczność mechaniczną oraz właściwości izolacyjne. Jednocześnie PPSU, odporny na działanie substancji chemicznych, zastępuje w powłokach kabli i izolacjach przewodów dotychczas stosowane polimery na bazie per- i polifluorowanych związków alkilowych (PFAS).

Obciążenie ciągłe w obiegach chłodniczych serwerów i pojazdów

Wraz ze wzrostem mocy obliczeniowej i napędowej rośnie również zapotrzebowanie na wydajne systemy chłodzenia. W centrach danych, pojazdach elektrycznych i instalacjach przemysłowych elementy przewodzące wodę lub inne media muszą wytrzymywać wysokie temperatury, działanie substancji chemicznych oraz obciążenia mechaniczne przez wiele lat eksploatacji. Polaryloeterosulfon BASF zapewnia w tych obiegach długotrwałą sprawność wentylatorów, złączek rurowych i rozdzielaczy. Ponieważ materiały te łączą odporność na temperaturę i substancje chemiczne z wysoką stabilnością wymiarową, przetwórcy zmniejszają ryzyko awarii krytycznych elementów chłodzących podczas pracy ciągłej. (mg)