延长汽车电子零部件寿命，先进防水透气技术是关键

随着越来越多的机械部件被电子部件取代，以及驾驶员辅助系统的日益普及，汽车中的电子零部件数量正在迅速增加。 这种趋势给汽车制造商及其供应商带来了更大的压力，促使其寻找有效方法来保护车内电子部件免受污染和密封失效的影响。 确保这些电子元器件在汽车使用寿命内可靠运行是首要目标，这不仅是为了提高成本效益，同时有助于推广品牌的高品质形象及可靠性。

所有电子零部件，无论是压缩机、泵、电动机、控制单元还是日益普及的主动安全系统的传感器，在其整个寿命期内都会受到大幅温度波动的影响。当部件外壳在车辆运行过程中升温并与路面的低温溅射水或洗车水接触时，就会出现这种情况。这种温度波动会在电子设备外壳内形成显著的真空效应。由此产生的巨大压差可能会严重损坏保护敏感电子设备的密封圈和密封组件，从而导致污物颗粒和液体侵入，对电子部件产生腐蚀作用并缩短其使用寿命。受损或有缺陷的部件通常必须予以更换，这使得汽车制造商及其供应商的保修和维修成本提高。

电动车中电子设备和电池带来的挑战

汽车行业面临的一个重大挑战是电动车中高性能电子设备和电池的温度管理，原因在于，为了达到最佳性能，这些部件需要在一定的温度范围内工作。这些部件在运行时温度会变得非常高，需要使用液体进行冷却。但这样会使电子装置内部产生巨大温差，在外壳上温度最低的点形成凝露，从而造成腐蚀或引起短路。对于大型电池外壳而言，这个问题非常普遍，如不采取有效措施来均衡温度和压力，该问题难以解决。鉴于外壳的尺寸，即使较小的温差也会在外壳上产生足够的压力，导致其变形。在某些情况下，当车辆从温度较高的车库中驶出并进入寒冷露天环境时，外壳内部会形成真空，产生每平方米500千克的负压。轻薄型外壳几乎无法承受这样高的压力。

透气膜技术应对之道： 实现空气和压力的均衡

原始设备制造商(OEM)解决这一挑战的方法通常有三种。第一种是灌封电子部件。尽管这种解决方案会形成完美的密封系统，但也会显著增加装置重量，而且发生故障时无法重新开启进行修理；形成牢固密封系统的另一种方法是采用优质密封圈和厚外壳壁。但这种系统的缺点是会提高部件成本和增加不必要的重量。

一种更合理的常用解决方案是采用透气膜，透气膜可以均衡外壳中的空气，同时也能防止液体和污物颗粒侵入。

如图1显示了密闭外壳内负压持续积聚的过程。在未采用防水透气产品的外壳上，经过几轮温度循环后，仅仅7kPa的压力就足以导致密封圈失效。而采用防水透气产品的外壳能够均衡压力，防止密封圈泄漏。

透气膜解决方案的重要特性： 透气量和透水压

透气量和透水压是决定透气膜性能的两个基本参数。透气量是指给定时间和给定压差下穿过透气膜的空气量。借助透气量可确定均衡压差所需的时间。透水压是指透气膜发生泄漏前必须承受的最小静水压力。除其他因素外，这两个参数还都受透气膜孔径影响。透气膜供应商必须根据每种具体应用，提供具有最佳透气量和透水压参数组合的透气膜。

汽车行业面临的一个重大挑战是电子部件具有越来越小巧紧凑的发展趋势。这意味着，如果要将防水透气组件集成到更小的外壳上并使其发挥出最大效能，那么其尺寸也必须做得更小。这就要求透气膜表面每单位面积内的透气量更高，透气量越高，透水压也就越低，如图2所示。

通常情况下，系统的抗渗透性由其防护等级决定（遵照DIN 40050-9标准）。IP测试可确定电子部件外壳对固体和液体的防护等级。防护等级用两个数字进行定义：IPXY。第一个数字(X)表示固体异物防护等级，第二个数字(Y)表示液体防护等级。IPX9K显示了集成了透气膜的部件外壳暴露于高压水枪中时维持水密性的能力。

IPX9K测试在试验箱中进行，试验箱中放有集成了透气膜的外壳，外壳暴露在距离100至150mm远、角度为0、30、60和90度的高压喷嘴下。透气量维持在14至16l/min之间，透水压维持在8,000至10,000kPa之间，温度维持在80°C。

膨体聚四氟乙烯(ePTFE)薄膜的耐化学性

戈尔采用聚四氟乙烯(PTFE)作为透气膜材料，该材料独特的微观结构使其特别适合防水透气应用。聚四氟乙烯(PTFE)原材料采用专门设计的工艺进行拉伸，产生的透气膜具有非常小的微孔，微孔中的节点通过纤维相互连接。由此而形成的材料称为膨体聚四氟乙烯（或ePTFE），该材料的低表面张力使其具有极强的疏水性（防水性），这意味着，落在其表面的任何水滴都无法穿过这种透气膜结构。这种膜还具有疏油性（抗油性），并且会排斥具有低表面张力的液体，例如油。膨体聚四氟