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Shaping Thermal Transport and Temperature Distribution via Anisotropic Carbon Fiber Reinforced Composites

Titelangaben

Lebeda, Flora ; Demleitner, Martin ; Pongratz, Annalena ; Ruckdäschel, Holger ; Retsch, Markus:
Shaping Thermal Transport and Temperature Distribution via Anisotropic Carbon Fiber Reinforced Composites.
In: ACS Omega. Bd. 9 (2024) Heft 37 . - S. 39232-39241.
ISSN 2470-1343
DOI: https://doi.org/10.1021/acsomega.4c06558

Angaben zu Projekten

Projektfinanzierung: Andere
BayBatt

Abstract

With the ongoing electrification of vehicles, thermal management is on everyone’s lips. To prevent overheating in electronic systems, new design strategies for thermal dissipation are needed. Thermally anisotropic materials enable targeted directional heat transport due to their anisotropic thermal conduction. Laminates made of unidirectionally aligned carbon fibers in a polymer matrix can be tailored regarding their in-plane anisotropy. Exposing the laminates to a temperature gradient reveals that the thermal transport is determined by their anisotropic properties. The corresponding heat flow can be visualized by IR thermography. The combination of anisotropic laminate discs into composite materials, similar to building with toy bricks, enables precise control of heat transport in the macroscopic composite materials. Thus, we achieve control of heat flow at the level of the individual components. In addition, we show that the orientation of anisotropy relative to the temperature gradient is crucial to guide the heat flow selectively. We found that the ratio of thermal anisotropy, the amount and arrangement of anisotropic components, and their positioning in the composite strongly influence heat transport. By combining all these factors, we are able to locally control the heat flow in composites by creating materials to either dissipate heat or block heat transport. The proposed concept can be extended to different shapes of building blocks in two or three dimensions.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Lehrstuhl Physikalische Chemie I - Kolloidale Strukturen und Energiematerialien > Lehrstuhl Physikalische Chemie I - Kolloidale Strukturen und Energiematerialien - Univ.-Prof. Dr. Markus Retsch
Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Lehrstuhl Polymere Werkstoffe > Lehrstuhl Polymere Werkstoffe - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Holger Ruckdäschel
Profilfelder > Advanced Fields > Polymer- und Kolloidforschung
Profilfelder > Advanced Fields > Neue Materialien
Forschungseinrichtungen > Zentrale wissenschaftliche Einrichtungen > Bayreuther Zentrum für Kolloide und Grenzflächen - BZKG
Forschungseinrichtungen > Zentrale wissenschaftliche Einrichtungen > Bayerisches Zentrum für Batterietechnik - BayBatt
Forschungseinrichtungen > Institute in Verbindung mit der Universität > Bayerisches Polymerinstitut (BPI)
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Eingestellt am: 11 Okt 2024 08:19
Letzte Änderung: 11 Okt 2024 09:29
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/90628