Quando si parla di materiali conduttori, non viene in mente la plastica conduttiva. È immediato pensare all’alluminio, al rame o ad altri metalli. Infatti tutti i dissipatori di calore tradizionali, che troviamo ad esempio per raffreddare dispositivi elettronici come i PC, sono realizzati in alluminio. Materiale con una capacità molto elevata di dissipare il calore (misurata con la conducibilità termica); ma con limitate possibilità di forma, dovute ai processi di trasformazione dell’alluminio. E questa difficoltà accomuna la maggioranza dei metalli.
Cosa è la plastica conduttiva?
Da diversi anni sono disponibili sul mercato delle plastiche ‘speciali’ che, a differenza delle normali plastiche isolanti, sono conduttive: cioè trasferiscono calore da una fonte calda ad una più fredda.
Sono polimeri termoplastici che, forniti in forma di granulo, sono processabili con i metodi produttivi delle materie plastiche (es. Iniezione) per cui possono assumere le forme più diverse. Questo può rappresentare un grande vantaggio in alcune applicazioni e ottimizzare lo scambio termico. Inoltre, rispetto ai metalli, offrono altri vantaggi: ad esempio, il peso inferiore e la maggiore resistenza chimica e all’ossidazione.
Come viene usata la plastica conduttiva?
Da tenere presente che la conducibilità termica di queste plastiche è però nettamente inferiore a quella dei metalli. Mentre un alluminio offre un valore di circa 200 W/mK, queste plastiche raggiungono valori compresi tra 1 e 20 W/mK (valori variabili a seconda del produttore). Valori molto alti rispetto ad un polimero tradizionale. In alcuni casi sono un’ottima soluzione progettuale, anche per quanto riguarda la capacità di dissipare il calore.
Vengono ad oggi impiegati per la produzione di componenti per il settore elettrico ed elettronico:
- incapsulamenti,
- sovrastampaggio di bobine,
- supporto di avvolgimenti,
- dissipatori per motori elettrici,
- circuiti, processori e lampade.
La plastica conduttiva viene impiegata anche per sistemi nel settore della termotecnica: ad esempio, gli scambiatori di calore da utilizzare in ambienti di lavoro chimicamente aggressivi, dove l’uso di materiali metallici può essere spesso problematico.
Nel settore automotive i motori ibridi ed elettrici si stanno diffondendo sempre di più. In futuro i sistemi elettrici saranno usati per la connettività e la guida automatica. In questo scenario compound termoplastici speciali hanno un ruolo di primaria importanza.
Infatti una delle sfide che i progettisti si trovano ad affrontare più spesso, riguarda il peso delle strutture, il raffreddamento e la robustezza. In alcuni casi le prestazioni termiche delle termoplastiche possono essere rinforzate con fibra di vetro per garantire buone proprietà meccaniche oltre che termiche.
La plastica conduttiva può anche essere stabilizzata, per resistere agli attacchi di liquidi di raffreddamento, carburanti, lubrificanti.
Il carico di rottura può superare i 100 MPa e la conduttività termica è 10 volte superiore alle soluzioni tradizionali.
Un materiale adatto a tutti quei settori in cui è necessario disperdere il calore attraverso parti strutturali, garantendo la massima affidabilità degli elementi di raffreddamento. Senza dimenticare la leggerezza che resta al di sotto di 1.7 g/cc
Ameluna di Artemide e il suo cuore di plastica
Nell’illuminazione Artemide ha progettato Ameluna in collaborazione con il centro stile di Mercedes Benz.
Apparentemente priva di peso, fluttua nello spazio, un anello di linee leggere disegna il suo corpo trasparente e scintillante. La lampada Ameluna di Artemidet porta nel nome il chiaro di luna, ma il suo bagliore si ispira a misteriosi esseri del profondo mare. Bioluminescenza è il nome di questa affascinante capacità di pesci, meduse e microrganismi di generare luce con il loro corpo.
https://www.artemide.com/it/subfamily/3380847/ameluna
In questo progetto il concetto di innovazione non può prescindere dalla sostenibilità.
Per questo il grande anello circolare, dove sono alloggiati i led, è realizzato con plastica conduttiva. In questo caso la sua funzione è doppia: disperdere il calore del LED e sostenere il peso della lampada.
Per esigenze estetiche Artemide ha deciso di realizzare l’anello come un pezzo monolitico, sfida ulteriore per progettisti e stampatori.
Nella prima fase del progetto sono state ottimizzate le condizioni di stampaggio oltre che le prestazioni termiche del polimero; oggetto di particolare attenzione è statala fluidità del compound dal momento che la grande quantità di cariche ceramiche, responsabili della conducibilità della plastica, ne poteva compromettere il perfetto riempimento dello stampo.
Il cuore di Ameluna è un compound termoplastico con ceramiche termoconduttive isotropiche, autoestinguente, ma primo di additivi nocivi all’ambiente.
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