في عام 2026، وهو عام الحصان من برج البِرْتِيّ، تواصل تقنيات المركبات ذات الطاقة الجديدة التطور، مما يرفع باطراد متطلبات الأداء الخاصة بالمواد الرئيسية. وتُعَدُّ المواد السيليكونية العضوية، بفضل خصائصها الشاملة الفريدة، من فئات المواد المتخصصة التي لا غنى عنها لضمان التشغيل الآمن والموثوق والفعّال للمركبات ذات الطاقة الجديدة، إذ تؤدي دوراً حاسماً في الحماية وتعزيز الكفاءة ضمن الأنظمة الثلاثة الأساسية للمركبة.

أولاً: التطبيقات الرئيسية لنظام البطارية

تُعَدُّ سلامة حزمة البطارية الرئيسية وطول عمرها من الشواغل الجوهرية في القطاع. وتؤدّي المواد السيليكونية العضوية فيها وظائفَ حيويةً، منها الختم والتوصيل الحراري والعزل الكهربائي.

العزل الهيكلي والتوسيد: يُعَدُّ داخل حزمة البطارية شديد الحساسية تجاه بخار الماء والغبار. وتتميّز المواد اللاصقة والمانعة للتسرب المصنوعة من السيليكون العضوي بثباتها على مدى واسع من درجات الحرارة (عادةً من –50°م إلى أكثر من 200°م)، وبمرونتها العالية ومعدل انكماشها المنخفض، مما يوفّر ختماً فعّالاً طويل الأمد لوحدات الخلايا الكهربائية، والوحدات النمطية، وللوصلات في هيكل حزمة البطارية. كما أنّ خصائصها المرنة تساعد على امتصاص الاهتزازات والصدمات أثناء سير المركبة، بما يحمي بنية الخلايا الكهربائية.

إدارة حرارية فعّالة: يُعَدُّ الانهيار الحراري للبطارية من أبرز المخاطر الأمنية. وتتميّز المواد الموصلة للحرارة المصنوعة من السيليكون العضوي، مثل الهلام الموصل للحرارة والوسادات والمواد المانعة للتسرب بالحقن، بمعامل توصيل حراري مرتفع وملاءمة ممتازة، ما يمكّنها من سد الفجوات الهوائية بين مصدر الحرارة وعناصر التبريد، وإنشاء مسار فعّال للتوصيل الحراري، وبالتالي تحقيق توازن درجة الحرارة داخل حزمة البطارية، ومنع ارتفاع الحرارة الموضعي، وتعزيز السلامة وطول عمر الدورة.

العزل الكهربائي عالي الضغط: في مناطق مثل نظام إدارة البطارية والموصلات عالية الجهد، توفر الطلاءات العازلة والسلاسل اللاصقة ومواد التغليف المصنوعة من السيليكون العضوي مقاومة عزل كهربائي موثوقة وحماية عازلة، كما تتمتع بقدرة عالية على تحمل الظروف البيئية مثل الرطوبة الشديدة والضباب الملحي، مما يضمن الاستقرار طويل الأمد للوصلات الكهربائية عالية الجهد.

ثانياً: دور نظام الدفع الكهربائي

تؤثر أداء وموثوقية المحرك ونظام التحكم الكهربائي تأثيراً مباشراً على الأداء الديناميكي للمركبة.

تلحيم الجزء الثابت للمحرك: يُستخدم مادة التعبئة والتسرب المصنوعة من السيليكون العضوي لتعبئة وعزل الجزء الثابت للمحرك بشكلٍ كامل، مما يسمح بتصلّبها وتشكيل غلافٍ واقٍ مرن. وتتمثل أبرز أدوار هذه المادة في: تثبيت اللفات الكهربائية لمقاومة القوى الكهرومغناطيسية والاهتزازات الناتجة عن الدوران عالي السرعة؛ والمساهمة في تبريد المحرك بفضل الموصلية الحرارية للمادة؛ وتوفير حماية شاملة ضد الرطوبة والعزل الكهربائي والتآكل، بما يؤدي إلى زيادة كثافة القدرة للمحرك وتمديد عمره التشغيلي.

حماية وحدة الطاقة: تتركّز الحرارة الناتجة عن وحدات الطاقة المكوّنة من IGBT/SiC في التحكم الإلكتروني. ويُعَدُّ هلام السيليكون العضوي مادةً أساسيةً في تغليف الرقائق، إذ تتيح خاصيته ذات المعامل المنخفض للتمدّد أن يمتصّ الإجهادات الناجمة عن التمدّد والانكماش الحراري، مما يمنع تلف الرقاقة؛ كما يتميّز بموصليته الحرارية الجيدة وعزله الكهربائي الفعّال، الأمر الذي يضمن موثوقية وحدة الطاقة في ظروف التشغيل ذات درجات الحرارة المرتفعة والقدرة العالية.

حماية المكونات المساعدة: غالبًا ما تُستخدم المطاطات السيليكونية لتغليف أو إحكام إغلاق الأجزاء المحيطة بالمحرك، مثل المستشعرات وموصلات الكابلات، وذلك لتحقيق حماية فيزيائية تتميّز بمقاومة الحرارة العالية، ومقاومة التقادم، والحماية من الغبار والرطوبة.

ثالثًا: الوظائف في مرافق الشحن

تواجه أعمدة شحن المركبات، ولا سيما رؤوس الشحن، تحديات تتمثل في الجهد العالي والتيار الكبير، بالإضافة إلى عمليات التوصيل والفصل المتكررة، فضلاً عن الظروف البيئية الخارجية.

مجموعة مسدس الشحن: تُستخدم مطاطات السيليكون العضوي على نطاق واسع في مقبض بندقية الشحن، وفي حلقات الختم الخاصة بالغلاف الخارجي، وكذلك في العزل الداخلي والتعبئة المانعة للتسرب. يتميز هذا المادة بقدرتها على الحفاظ على مرونتها في الظروف الشديدة البرودة والشديدة الحرارة، مما يضمن سلاسة عملية التوصيل والفصل وإحكام الإغلاق؛ كما أن خاصيتها الذاتية المقاومة للهب تلبي المعايير الصارمة للوقاية من الحرائق، فيما تتيح خاصيتها الكارهة للماء حماية فعّالة من تسرب المطر والثلج.

الختم واللصق في أعمدة شحن السيارات الكهربائية: تتطلب الخصائص الهيكلية لخزانة محطة الشحن الخارجي، بما في ذلك إحكام الإغلاق واللصق الخاص بالنوافذ الزجاجية ولوحات التعريف، أن تتميّز المواد المستخدمة بمقاومة طويلة الأمد للعوامل الجوية (مثل مقاومة الأشعة فوق البنفسجية، ومقاومة الأوزون، وتحمل التقلبات الحرارية الشديدة)، فضلاً عن المتانة؛ وتستوفي مواد السيليكون المانعة للتسرب هذه المتطلبات.

الحماية الداخلية للدائرة: يتطلب وحدة التغذية الكهربائية ولوحة التحكم داخل محطة شحن السيارات الكهربائية استخدام مواد ناقلة للحرارة من السيليكون العضوي للتبريد، بالإضافة إلى تطبيق طلاء مُشكَّل من السيليكون العضوي لتقديم حماية ثلاثية ضد الرطوبة والتآكل، وذلك بهدف تعزيز استقرار التشغيل في البيئات المعقدة.

الخاتمة

تتمثّل أهمية تطبيق مواد السيليكون العضوي في مركبات الطاقة الجديدة في الاستفادة من مجموعةٍ من خصائصها المادية الفريدة، وهي: الاستقرار على نطاقٍ واسع من درجات الحرارة، والمرونة العالية، والعزل الكهربائي الممتاز، والتوصيل الحراري الجيد، والمقاومة للعوامل الجوية، والمقاومة للهب. وتُسهم هذه الخصائص بشكلٍ منهجي في حلّ العديد من التحديات الهندسية، مثل العزل الكهربائي عالي الجهد، والتوصيل الحراري الفعّال، والختم في البيئات المعقدة، وامتصاص الإجهادات الميكانيكية.

في الوقت الراهن، تتجه مركبات الطاقة الجديدة نحو منصات الجهد العالي بقدرة 800 فولت وما فوق، والشحن الفائق السرعة، وكثافة الطاقة الأعلى، مما يفرض متطلبات أكثر صرامة على أداء المواد المساندة. وتتميز البنية الكيميائية للسيليكون العضوي بسهولة التصميم والتعديل، بحيث يمكن، من خلال التعديل الجزيئي، تطوير جيل جديد من المنتجات ذات الموصلية الحرارية الأعلى، والإجهاد الأقل، والالتصاق الأقوى، أو السهولة الأكبر في المعالجة، بما يتوافق مع تطور التقنيات المستقبلية.

خلال عام الحصان في سنة البينغ وو، وفي مسيرة التطور الصناعي المستقبلية، ستظل مواد السيليكون العضوي واحدةً من المواد الأساسية الحيوية، إذ ستوفر أساساً مادياً متيناً لتعزيز سلامة المركبات ذات الطاقة الجديدة وموثوقيتها وأدائها.