Quantix ULTRA, nuevo termoplástico resistente a ultra altas temperaturas

Un nuevo termoplástico rompe todas las reglas conocidas en resistencia a la temperatura y es capaz de soportar 1.200 grados centígrados en operación. Combinando esta ventaja con su baja densidad, se convierte en una alternativa para aplicaciones en autos eléctricos.

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Freudenberg Sealing Technologies está contribuyendo de forma significativa a la mejora de la protección contra incendios en los sistemas de propulsión de vehículos eléctricos con una nueva clase de materiales: el Quantix ULTRA, que resiste la fusión incluso a temperaturas extremas de hasta 1.200 grados centígrados. De acuerdo con el fabricante, el procesamiento del material mediante moldeo por inyección es versátil y económico.

La primera aplicación en serie ya está en marcha, como barrera de protección contra llamas para las piezas del sistema de refrigeración de la batería de iones de litio de un coche eléctrico.

Dado que los vehículos actuales requieren una construcción ligera, contar con materiales más livianos que los metales es una gran ventaja. La primera aplicación en serie ya está en marcha, como barrera de protección contra llamas para las piezas del sistema de refrigeración de la batería de iones de litio de un coche eléctrico.

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Ligereza y seguridad

Los coches eléctricos con baterías de iones de litio tienen una autonomía adecuada para el uso diario y requieren un alto grado de seguridad. Se están implementando diversas medidas de seguridad para garantizar que se evite o retrase cualquier descontrol térmico de la batería. Hasta ahora, los componentes de plástico utilizados para este fin no han cumplido en general los estrictos estándares de prueba de la industria automotriz para los motores eléctricos. 

El nuevo material cambia las reglas del juego, y no se derrite ni se inflama. En pruebas de laboratorio, una muestra de material de dos milímetros de espesor puede resistir incluso una llama aplicada con una temperatura de 1.200 grados Celsius durante más de 25 minutos.

Otras pruebas simulan la emisión de partículas calientes bajo alta presión, lo que puede ocurrir si los gases en las celdas de la batería se descargan bruscamente. Quantix ULTRA resiste la prueba de estrés durante 20 segundos. En comparación, una muestra de aluminio de dos milímetros de espesor solo necesita dos o tres segundos para destruirse.

Freudenberg Sealing Technologies utiliza este innovador material para producir barreras de protección contra llamas para el sistema de refrigeración de baterías de iones de litio, por ejemplo. A partir de febrero de 2024, un fabricante de automóviles las viene utilizando en vehículos de producción en serie.

Freudenberg destaca que no se limita a formas geométricas específicas. El material se puede procesar en películas, por ejemplo, para su aplicación en accionamientos eléctricos de batería. Otros ámbitos de aplicación son las carcasas para fuentes de alimentación, líneas de transporte de medios, aislamiento de cables, cubiertas de carcasas de baterías y componentes para motores eléctricos.

Ingeniería de materiales

La resistencia a la temperatura es una característica diferenciadora de los plásticos de ingeniería, tanto para los materiales amorfos como para los semi-cristalinos. Pero todos los polímeros que se utilizan actualmente tienen algo en común: una vez alcanzada la denominada temperatura de transición vítrea, su rigidez disminuye notablemente y colapsa bruscamente cuando se supera el punto de fusión. En ese caso, la protección contra las llamas deja de existir.

Quantix ULTRA es diferente: "El nuevo material no se funde a altas temperaturas, sino que muestra un comportamiento elástico comparable al de los elastómeros", explica Kira Truxius, experta en materiales termoplásticos de Freudenberg Sealing Technologies. "Además, tiene una temperatura de transición vítrea 53 Kelvin más alta, lo que significa que conserva su rigidez y su protección contra las llamas durante un período de tiempo significativamente más largo".

El material base es un termoplástico que ya es resistente a la temperatura. La adición precisa de materiales de relleno, como fibras de vidrio o de carbono, refuerza la estabilidad mecánica incluso en condiciones de calor extremas. La reticulación adicional de las cadenas moleculares de plástico garantiza que el componente mantenga su forma incluso en condiciones muy exigentes.
 
Las propiedades del material se pueden ajustar en función de la aplicación específica. "Nuestro know-how patentado consiste en la adición precisa de materiales adecuados que crean puentes entre las cadenas moleculares. Las patentes son el resultado de un exitoso trabajo en equipo", explica el Dr. Björn Hellbach, experto en materiales termoplásticos de Freudenberg Sealing Technologies.

Producción económica en grandes cantidades  

Quantix ULTRA es fácil de procesar mediante moldeo por inyección. Comparte las ventajas asociadas con otros termoplásticos, incluida la producción de geometrías complejas en tiempos de ciclo cortos y, por lo tanto, en grandes cantidades. 

La reticulación patentada también desempeña un papel en la producción económica. Se basa únicamente en la introducción de un agente de reticulación especial en el material manteniendo el proceso de moldeo por inyección estándar. Otros métodos conocidos son mucho más complicados. Trabajan con radiación gamma o en disolventes