2020 年に遡ると、私は航空電子機器エンクロージャーの熱管理に苦労している航空宇宙部品メーカーのコンサルティングをしていました。アルミニウム製ヒートシンクは電磁干渉を引き起こしており、ポリマー複合材料は熱サイクルに対応できませんでした。私たちはそれらをNBRAMのマイカセラミック複合部品に切り替えました。その結果は革新的なものでした。突然、完全な電気絶縁性と優れた放熱性を備え、航空環境の過酷な熱衝撃にも耐えられる材料が得られました。エンジニアリング チームは、最初の 1 年でコンポーネントの故障が 87% 減少したと言いました。電気絶縁が重要な熱管理の問題に取り組んでいる場合は、あらゆる面で実際に機能するものを調達するときが来ました。
航空宇宙から家庭用電化製品に至るまで、あらゆる業界の熱管理の悪夢に 20 年間取り組んできた私は、ほとんどの複合材料は世界に期待できるものの、妥協を伴うものであることを学びました。絶縁性は良いが熱に対応できないか、熱は管理できるが電気的な問題が発生するかのどちらかです。 NBRAM のマイカセラミック複合部品は異なります。これは、通常のトレードオフなしで実際に両方の長所を実現できる希少な材料の 1 つです。天然マイカは電気絶縁を提供し、セラミックマトリックスは熱管理を行うため、市場の他の製品よりも優れた相乗効果を生み出します。これは、材料の制限によって設計が失敗しないことがわかっているエンジニアにとって、夜間の睡眠の質を向上させるようなコンポーネントです。
これらの複合部品が極限条件に耐えられる理由は次のとおりです。動作温度範囲は -60 °C ～ 950 °C で連続し、亀裂や層間剥離を生じることなく極端な温度間での急速なサイクルを可能にする耐熱衝撃性を備えています。絶縁耐力は厚さに応じて 15 ～ 25 kV/mm を維持し、高温に長時間さらされた後でも体積抵抗率は一貫して 10^14 Ω・cm 以上です。マイカセラミック複合部品は、優れた電気絶縁性を維持しながら効果的に熱を管理するのに十分な 1.5 ～ 2.5 W/m·K の熱伝導率を実現します。厚さは 0.5mm ～ 25mm で用意されており、特定の用途に合わせて熱性能または絶縁耐力を最適化するためのカスタム配合が可能です。
NBRAMの前回の工場見学で私が本当に感銘を受けたのは、マイカセラミック複合部品製造のための独自の同時焼成プロセスでした。彼らは、単に雲母とセラミックの粉末を混合するだけではなく、雲母の小板を表面と平行に配向させ、電気的トラッキングに対する本質的に自然な障壁となるものを作り出す、層状のアプローチを開発しました。各バッチは CT スキャンを受けて、性能を損なう可能性のある微小なボイドや層間剥離がないかチェックされます。同社のセラミック配合には、雲母の熱膨張係数に一致する特定の添加剤が含まれており、ほとんどの複合材料を悩ませる応力亀裂を防止します。マイカのアライメントがわずか 2 度ずれていたという理由で、製造工程全体が拒否されるのを私は見ました。これが、これらの部品を何十年も使用できるようにする一種の品質管理です。
私たちは昨年、ある電気自動車メーカーとこの悪夢のようなプロジェクトを行いました。セル間の熱暴走によりバッテリー管理システムが故障していました。既存の断熱材は熱に対応できなかったり、漏電経路が生じたりしていました。 NBRAM のマイカセラミック複合部品をセル間絶縁体として取り付けることは、スイッチを切り替えるようなものでした。突然、1 つの材料で完璧な熱管理と電気絶縁が実現しました。自動車エンジニアは、熱伝播のリスクを冒さずにセルを近づけて配置できるため、バッテリーパックの密度を 15% 増加させたと私に言いました。これらの複合材料は、パワー エレクトロニクス、高電圧バスバー、半導体製造装置、および単一の信頼性の高いコンポーネントで熱管理と電気絶縁の両方を必要とするあらゆるアプリケーションにとって不可欠なものとなっています。
