Wat kan je met een hittebestendige piëzo-elektrische polymeer?

Toray Industries heeft een piëzo-elektrisch polymeer ontwikkeld dat temperaturen van meer dan 200 °C kan weerstaan. Volgens het bedrijf is dit wereldwijd de eerste commerciële polymeer die zo’n hittebestendigheid combineert met piëzo-elektrische eigenschappen. En wat kan je daar dan mee?

Nou, gebruiken voor trillingsdetectie over grote oppervlakken. Tokay denkt aan toepassingen in bijvoorbeeld mobiliteit, robotica, industriële machines en de lucht- en ruimtevaart. Maar je moet nog wel even geduld hebben, denken ze bij Toray. Ze verwachten de eerste praktische toepassingen over een jaar of twee, drie. Momenteel worden klantmonsters verstrekt en getest om de toepassing en integratie verder te ontwikkelen.

Piëzo-elektrische materialen

Piëzo-elektrische materialen zetten mechanische spanning en trillingen om in elektrische spanning. Ze worden onder andere gebruikt in microfoons en rek-/druksensoren. Tot nu toe domineren twee materialen de markt: polyvinylideenfluoride (PVDF) en loodzirconaat-titanaat (PZT). PVDF verliest zijn polarisatiestructuur boven 120 °C en kan daardoor slechts tot ongeveer 80 °C worden toegepast. PZT biedt hoge piëzo-elektrische prestaties, maar is hard en bros, waardoor montage op complexe vormen of grote oppervlakken lastig is.

Nieuwe eisen

De vraag naar trillingssensoren groeit, bijvoorbeeld voor actieve geluidsonderdrukking in voertuigen, haptische feedback in robots en continue trillingsmonitoring bij industriële machines en vliegtuigen. In veel toepassingen zijn sensoren nodig die grote oppervlakken beslaan en betrouwbaar werken bij temperaturen boven 100 °C, zoals nabij motoren, warmteleidingen of in de ruimte.

Innovatie vanuit polymeerontwerp

Toray gebruikte geavanceerde polymeerontwerptechnieken en hogere-orde structuurbesturing om een materiaal te ontwikkelen dat zijn polarisatiestructuur behoudt boven 200 °C. Het polymeer is beschikbaar als vernis, folie of non-woven doek, geschikt voor sensoren met complexe vormen en grote oppervlakken. Daarnaast is het materiaal vrij van lood en fluor, en voldoet het aan de RoHS-richtlijn en regelgeving rond PFAS-stoffen.