Thermoreaktive Beschichtungen zur Warnung vor kritischen Temperaturzuständen
In einer neuen Studie werden thermoreaktive Polymerbeschichtungen zur frühzeitigen Warnung vor kritischen Temperaturzuständen von thermosensiblen elektronischen Geräten mit Metalloxid-Gassensoren (MOx) vorgestellt.
Thermosensitive elektronische Bauelemente wie z.B. Li-Ionen-Batteriesysteme haben in den letzten Jahren eine enorme Bedeutung erlangt, insbesondere durch die beschleunigte Technologieentwicklung im Bereich der Elektromobilität. In der vorliegenden Studie wurden thermoreaktive funktionelle Beschichtungen entwickelt, die bei wohldefinierten Temperaturen flüchtige Spaltprodukte freisetzen, um sie für die indirekte Erkennung kritischer Temperaturen durch Metalloxid (MOx)-Sensoren zu nutzen. 1,1′-Azobis(cyclohexancarbonitril) (ABCN) und 2,2′-Azodi(isobutyronitril) (AIBN) wurden als Additive mit einer Konzentration von 4,7 Gew.-% in Polyurethan-Beschichtungsformulierungen eingesetzt.
Indirekte Messungen
Die Thermolyse der Treibmittel und die Freisetzung von Tracergasen wurden mittels Differential-Scanning-Kalorimetrie, thermogravimetrischer Analyse und Analyse der freigesetzten Gase in Verbindung mit Massenspektrometrie untersucht, wobei sich vergleichbare Spitzentemperaturen der Gasfreisetzung und kein signifikanter Einfluss der Polyurethanmatrix auf die Gasfreisetzung zeigten. Darüber hinaus konnten die freigesetzten Gase durch den Einsatz von MOx-Gassensoren in Kombination mit effektiven Algorithmen erfolgreich überwacht werden, um ein Warnsignal in Echtzeit mit hoher Zuverlässigkeit gegenüber Fehlalarmen zu berechnen. Den Forschern zufolge ebnet ihre Arbeit daher den Weg zu funktionalen Beschichtungen, die in der Lage sind, kritische Temperaturen und Hot Spots von empfindlichen elektronikbasierten Systemen auf großen und nicht konformen Oberflächen durch indirekte Messungen mittels kostengünstiger MOx-Gassensoren zu verfolgen.
Die Studie wurde in Progress in Organic Coatings, Band 178, Mai 2023 veröffentlicht.