Grundmaterial- Silikongel

Grundsätzlich lassen sich verschiedenste Materialien als Basismaterial für die Compounds verwenden. Die CRW Engineering hat sich auf die Verwendung von Silikongelen spezialisiert.

Silikongele gehören zur Gruppe der kaltvulkanisierenden 2-Komponenten-Silikonelastomere (RTV). Der Vernetzungsprozess der beiden Komponenten wird hierbei durch das Zusammenmischen bei Raumtemperatur ausgelöst. Das vernetzte Silikongel ist deutlich weicher und wesentlich verformbarer als herkömmliches Silikonkautschuk. Der extrem niedrige Elastizitätsmodul resultiert aus der geringen Vernetzungsdichte. Zudem hat das Material eine hohe Zugfestigkeit und Spannunsrelaxation.

Eine Komponente besteht im Wesentlichen aus vinylendblockiertem Polydimethylsiloxan, einem Platinkatalysator und optionalen Additiven. Die zweite Komponente enthält den Vernetzer, welcher entweder ein Polymethyl-hydrogen Siloxan or ein Kopolymer und damit ein Polydimethylsiloxane ist.

Additiv – Nichtlineare Leitfähigkeit

Die verwendeten Additive sind anorganische Substrate mit metaloxid Beschichtung und verschiedenen Dotierungen (Abbildung 1). Die nichtlinearen elektrischen Eigenschaften werden durch die unterschiedlichen Dotierungen angepasst.

Abbildung 1: Makroskopische Aufnahme der Additive.

Abbildung 2: REM-Aufnahme der Additive.

Abbildung 2 zeigt die Partikel mit einer Vergrößerung von 1k (links) und 10k (rechts). Die Rasterelektronenmikroskop-Bilder zeigen verschiedene Partikel. Die gewählte Dotierung hat einen deutlichen Einfluss auf die Bildung der Grenzschichten der Partikel. Bei einer Vergrößerung von 1k ist eine Plättchen-Struktur deutlich zu erkennen. Die Partikel besitzen unterschiedliche Größen im Bereich von 5µm bis 35µm. Die Abbildung bei einer Vergrößerung von 10k verdeutlicht die gekörnte Beschichtung der einzelnen Partikel.

Additiv - Kompressibles Compound

Um ein Isoliersystem mit einer Anwendung in einem weiten Temperaturbereich zu entwerfen, muss die thermische Ausdehnung der Materialien berücksichtigt werden. Um diese Ausdehnung zu kompensieren, kann ein Silikongel mit flexiblen Mikrohohlkugeln verwendet werden.

Abbildung 3: Mikrohohlkugeln bei normal Druck (links) und erhöhtem Druck (rechts).

Diese Hohlkugeln (Abbildung 3) bestehen aus einer polymerbasierten Hülle und sind mit Gas gefüllt. Sie lassen sich elastisch verformen, sodass sie ihr Volumen unter Einwirkung von Druck verändern. Die Abbildung liefert einen Eindruck von den ausgedehnten bzw. komprimierten Mikrohohlkugeln.