High-thermal conductivity nanomodified polymers as lightweight heat-dissipation solutions in e-mobility and energy systems

Descripción del proyecto

Polímeros nanocompuestos de alta conductividad térmica para la disipación de calor en la movilidad eléctrica

La transición europea hacia las baterías eléctricas se ve obstaculizada por los problemas relacionados con la gestión térmica. Un aumento de tan solo 2 o 3 °C puede reducir la vida útil de la batería de un coche eléctrico hasta en un 20 %. Por su parte, los paneles solares pierden eficiencia por encima de los 25 °C. Los conductores térmicos tradicionales (como los metales o las cerámicas) aumentan el peso y el coste, lo que limita la posibilidad de diseñar componentes más seguros y ligeros. En el proyecto THERMA, que cuenta con el respaldo de las acciones Marie Skłodowska-Curie, se desarrollarán polímeros de alta temperatura (PPS y PEEK) reforzados con nanodiamantes y nanopartículas de alúmina para disipadores de calor con conductividades térmicas de al menos 5 W/m K (20 veces superiores a las de los materiales convencionales). Estos materiales compuestos, ligeros y aptos para la impresión 3D tendrán propiedades de aislamiento eléctrico y resistencia al fuego. Su funcionamiento se validará en módulos de baterías para drones y motocicletas, así como en paneles solares, en consonancia con los objetivos de sostenibilidad de la Unión Europea.

Objetivo

Europe’s shift toward electric batteries faces a critical challenge: heat management. Even a 2–3 °C rise in an electric vehicle’s battery temperature shortens cycle life by 10–20%, while photovoltaic panels lose ≈0.5% efficiency per °C above 25 °C. Metals and ceramics are conventional thermal conductors, but increase the weight, cost, and add design constraints to heat dissipators, limiting the development of safer and lighter systems.

THERMA will pioneer high-temperature polymers (PPS and PEEK) reinforced with nanodiamond and alumina nanoparticles to deliver composites with ≥5 W/m·K thermal conductivity (≈20 times higher than neat PPS/PEEK), combined with electrical insulation, flame resistance, and 3D printability. These materials will enable heat dissipators up to 80% lighter than metals and printable into complex geometries. The methodology integrates laser nanoparticle synthesis with polymer compounding, filament development and additive manufacturing. The resulting heat dissipators will be validated in drone and motorcycle battery modules and solar panels, supporting the EU Green Deal and the Sustainable Mobility Strategy. Hosted at Universitat Jaume I (UJI, ES), in collaboration with Abervian (ES) and SoliTek (LT), experts in e-mobility and photovoltaics, the project will equip the fellow with multidisciplinary training, enable benchmarking of performance under real conditions, and guide the early stages of exploitation of results to maximize impact. For the fellow with proven experience in polymer composites and FDM printing, it provides career development in nanomaterials, thermal metrology, industrial validation, and entrepreneurship, positioning her for leadership in industrial R&D and deep-tech spin-off.

THERMA will deliver validated formulations, open datasets, and reproducible heat dissipator demonstrators, establishing the first class of printable polymers that combine heat conduction, electrical insulation, and high-temperature stability.