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High Temperature Electronics

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Elettronica per ambienti estremi

L’attuale elettronica di controllo dei motori dei velivoli funziona normalmente in sicurezza al di sotto dei 120 gradi Celsius. Un progetto finanziato dall’UE ha sviluppato la tecnologia elettronica e dei materiali associata per consentire il funzionamento affidabile a temperature più elevate.

Tecnologie industriali

Normalmente montate sulla scatola della ventola del motore, le centraline del motore garantiscono un funzionamento sicuro e ottimale indipendentemente dalle elevate temperature che sopportano. Tuttavia, il loro spostamento sul nucleo del motore apporterebbe numerosi vantaggi. Essi sono relativi alla complessità e al peso ridotti del sistema, al montaggio semplificato oltre alla manutenzione al miglioramento aerodinamico della gondola motrice. Le temperature di funzionamento tipiche in corrispondenza del nucleo del motore sono molto più elevate rispetto a quelle nella scatola della ventola. In un ambiente simile, le centraline elettroniche odierne mostrerebbero prestazioni inferiori, una ridotta affidabilità e una durata estremamente breve. Il progetto HITME (High temperature electronics), finanziato dall’UE, ha posto le basi per lo sviluppo di un sistema di controllo elettronico importante per la sicurezza in grado di sopportare temperature del motore superiori a 300 gradi Celsius. Il miglioramento dei componenti elettronici all’avanguardia è stato un obiettivo chiave. L’attenzione è stata posta sui componenti in base ai processi silicio su isolante che aumentano l’intervallo di funzionamento dell’elaborazione del silicio convenzionale da usare in ambienti estremi. Inoltre, gli scienziati hanno cercato di ottenere componenti a base di carburo di silicio in grado di funzionare a temperature superiori ai 300 gradi Celsius per una durata superiore. L’aumentato utilizzo dell’elettronica in ambienti estremi oltre alle crescenti densità e potenza dei componenti elettronici richiedono soluzioni di gestione termica idonee. Il progetto ha proposto soluzioni di raffreddamento attivo e approcci di isolamento per il materiale semiconduttore (matrice), la scatola di metallo (pacchetto) e il substrato. Inoltre, i ricercatori hanno esaminato la possibilità di usare l’elettronica intelligente per proteggere componenti più sensibili e ridurre la generazione di calore interno. Un’altra attività centrale per raggiungere l’obiettivo del progetto è stato lo sviluppo di materiali all’avanguardia per l’imballaggio e gli intercollegamenti. Le prestazioni dei materiali usati in base ai metalli sulle ceramiche non è noto a temperature al di sopra del 250 gradi Celsius. Gli scienziati hanno scoperto che gli adesivi non conduttivi sono più affidabili di quelli conduttivi. Inoltre, gli adesivi a base di estere di cianato hanno dimostrato migliori proprietà di conservazione termica rispetto ai composti epossidici. HITME ha sviluppato con successo due veicoli dimostrativi per testare i concetti sviluppati attraverso la durata del progetto. Il primo è stato usato per valutare le funzioni del circuito a temperature elevate, mentre il secondo ha valutato l’integrità, il montaggio e l’interconnessione di una piccola unità sostituibile di linea autonoma.

Parole chiave

Ambienti estremi, centraline del motore, elettronica ad alta temperatura, isolante su silicio, gestione termica

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