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中國賽寶實驗室 張瑩潔女士

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核心提示

有機硅FIPFG發(fā)泡膠兼具硅膠泡棉的高回彈和密封膠的自動化點膠性能而備受關注，但因其對設備適配性要求極高而一直尚未普及。

不過隨著技術進步，具備更寬設備適配性的有機硅FIPFG發(fā)泡膠安品907已被材料廠商安品有機硅成功開發(fā)并導入車載無人機庫、電動尾翼、動力電池等高端應用！

01
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車載黑科技的“冷門”密封膠

繼冰箱彩電大沙發(fā)之后，這次主機廠們竟然把無人機也搬到了汽車上！

先是今年2月份比亞迪隆重發(fā)布了車載無人機系統(tǒng)“靈鳶”，從王朝到仰望的全系列車型都可搭載；不久之后的6月份，歐洲車企雷諾也緊跟節(jié)奏推出了自家的無人機版本概念車Vision 4Rescue。

再算上更早之前就面市的路虎無人機車型Hero，儼然“車載無人機”這個跨界的“黑科技”又成了車企們卷死友商的新賽道！

然而和傳統(tǒng)車載應用相比，這個全新上線的車載無人機系統(tǒng)顯然屬于更加既要又要的類型——

一方面無人機庫空間有限，內(nèi)部眾多組件和無人機都擠在了一起，那么為了有效散熱就要允許外界氣流順暢地吹入機庫；

但另一方面無人機庫又一直處于戶外環(huán)境，要想保護內(nèi)部電子元器件免受風雨的侵襲，就還不能犧牲機庫的密封性能。

在查詢了相關專利之后我們發(fā)現(xiàn)，為了協(xié)調(diào)這兩個矛盾，工程師們搞出了一個結構非常巧妙的排水組件：

（國家知識產(chǎn)權局網(wǎng)站）

對于從進氣口吹入的雨水，他們借助排水組件的濾網(wǎng)和內(nèi)板將其限定在外圍區(qū)域，并經(jīng)由排水組件快速導出；同時為了防止排出的水分倒灌回來，他們又對排水組件的法蘭面進行了密封。

只不過此處工程師們并沒有采用常見的密封膠或者密封圈，而是專門選擇了一種頗為“特殊”的密封材料——

一款由材料廠商安品開發(fā)的有機硅FIPFG發(fā)泡膠（安品907）！

（國家知識產(chǎn)權局網(wǎng)站）

之所以說它“特殊”，主要是因為這種材料一開始就是普通的膠水形態(tài)，但是當它從點膠機打出來后就會產(chǎn)生大量氣泡并開始膨脹，等到反應完畢就變身為一條壓縮回彈性極佳的泡棉密封條！套用比較時髦的概念，這就是我們膠水領域的3D打印技術——只要有一臺點膠機，就能定制化地“打印”出各種非規(guī)形態(tài)的泡棉密封件！

（https://dafa-industry.com）

這個特點不僅讓它輕松適配自動化產(chǎn)線，更重要的是在保證IP67密封性的同時，還能幫助工程師將空間有限的車載無人機庫設計得更加緊湊。再加上它的有機硅材質(zhì)本來就耐溫性極好，所以也就難怪工程師們會從一眾五花八門的密封方案里專門將它挑出來了！(純電動汽車電池包即時發(fā)泡密封膠研究_常正雷)但是令人費解的是，就是如此“全能”的有機硅FIPFG，雖然在這次的項目上風光了一回，但如果放眼整個車載應用就會發(fā)現(xiàn)它其實并不怎么受待見！最典型的就是動力電池的密封，無論國產(chǎn)新勢力還是歐洲老牌豪車幾乎都非常默契地繞開了它。再具體一點就是——國內(nèi)廠商普遍偏愛硅膠泡綿；而歐美廠商則對FIPG密封膠情有獨鐘；至于這次大出風頭的有機硅FIPFG，則只是零星出現(xiàn)在了某些相對冷門的車型中……

那么就問題來了，大家的選型標準到底是什么？這個之前一直被中外“兩大陣營”同時嫌棄的有機硅FIPFG，最近是獲得了什么“新技能”竟然又突然拿下了車載“黑科技”的密封方案呢？要想厘清個中緣由，我們就要先看一下中外“兩大陣營”目前的密封方案到底是怎么選出來的了。

02
— “兩大陣營”的密封方案

一句話總結，“歐美陣營”之所以偏愛FIPG密封膠，主要是因為它可以非常絲滑地適配自動化產(chǎn)線——

畢竟只要把點膠設備接在機械臂上，就基本上不再需要多少工人來參與產(chǎn)品的組裝了，如此一來就幫廠商們省下不少錢。

大眾 e-Golf的動力電池密封方案

（YT@Cars Garage）

就以BMW的德國工廠為例，雖然這幾十年來他們的工人工資翻了好幾倍，但是因為大量使用了包括“FIPG 密封膠+點膠設備”在內(nèi)的各種自動化方案，其平均毛利率竟然保持了幾十年都沒有變！

所以不得不說，我們小小膠黏劑材料雖然一直都被歸入不起眼的輔料BOM表，但是它對于汽車產(chǎn)業(yè)的貢獻卻是肉眼可見的～

(綜合deepseek 豆包 千問等語言大模型信息)

唯一的不足就是，這種密封方案是靠著把殼體牢牢“粘死”才實現(xiàn)的密封效果，所以一旦電池pack組裝完畢也就意味著其“返修性幾乎為0”了。

此類電池pack要么不拆，只要一拆上蓋就免不了受損變形，要想重新裝回去是再也不能夠了！

然而還只是FIPG密封膠人所共知的老毛病，隨著近些年越來越多電動車上路開跑，它在電池Pack上的一些潛在風險也開始暴露出來。

我們嘗試整理了一下過去這么多年來因為電池故障而召回的車型信息，結果驚訝地發(fā)現(xiàn)，就在過去兩三年，竟然每年都有知名車型因為電池包的FIPG密封膠出了問題而被召回！

就以保時捷Taycan為例，從國家市場監(jiān)督管理總局官網(wǎng)披露的信息來看，這款車在短時間內(nèi)就發(fā)生了兩起起火事故，排查下來發(fā)現(xiàn)竟然是因為“密封劑用量不足”而導致電池包進水短路！

可以說這個事情又把FIPG密封膠一個比較隱秘的“痛腳”也暴露出來了，這就是嚴寒酷暑環(huán)境中膠層受到的應力破壞！

具體來說，在鎖固力不變的情況下，如果“用膠量不足”那么膠層也將相應變薄。

而下面這個Volkersen模型告訴我們，膠層厚度降低會讓膠體承受的剪切應力增大——也就是說假設膠層從0.2mm降低到了0.1mm，那么它承受的應力將上升到原來的141%！

然而這還只是開始——

有研究顯示，膠層遭遇的剪切應力往往會更多集中在它外側的自由端，這里恰恰是抵御外部水汽塵埃的第一線。

當遇到酷暑嚴寒這種“溫度循環(huán)”，此處的剪切應力還會隨著溫循次數(shù)直線上升！

（MECHANICAL BEHAVIOR OF ADHESIVE JOINTS SUBJECTED TO THERMAL CYCLING_G. Robert Humfeld, Jr.）

正如下面的圖表演示的，溫度循環(huán)剛剛進行到第100次，密封膠自由端的剪切應力就已經(jīng)從最初的0.3MPa陡然飆升到近3.5MPa！

再疊加上一開始“膠層變薄”的影響，那么此處的膠體被應力撕出裂痕進而引發(fā)Taycan那種電池進水的事故也就不足為怪了！

（MECHANICAL BEHAVIOR OF ADHESIVE JOINTS SUBJECTED TO THERMAL CYCLING_G. Robert Humfeld, Jr.）

這個問題的根源就在于FIPG密封膠和電池殼體的熱膨脹系數(shù)（CTE）存在較大差異，二者熱脹冷縮時的形變幅度完全不同步；

但是偏偏膠體又是和殼體牢牢“粘死”在一起的，所以每當“溫循”來臨，它就免不了要被殼體反復撕扯蹂躪，時間一久自然就容易“撕裂”了。

然而這個集中出現(xiàn)在“歐美陣營”車型上的問題對于“國內(nèi)陣營”的廠商們來說卻不足為懼，因為他們普遍使用的是另一類完全不同的密封方案——硅膠泡棉！

和FIPG密封膠那種“粘死”不同，硅膠泡棉的密封性能是來源于自身的壓縮回彈與靜摩擦力——

具體來說，每塊泡棉內(nèi)部存在無數(shù)獨立的“小氣囊”，當這些小氣囊被壓縮到一定體積后就會產(chǎn)生足夠大的壓強。

在宏觀層面來看就是，泡棉隨著電池pack上蓋的擠壓呈現(xiàn)出一個垂直于上蓋的壓縮回彈力，以及由此衍生出來的水平方向的靜摩擦力。

由于這個靜摩擦力高于IP67的水壓，因此硅膠泡棉也就能靠著它來抵御外界水汽的沖擊與滲透了！

因為這種密封方案屬于“純綠色”的物理性接觸，所以不僅無需擔心殼體的應力撕扯，更是能讓電池在需要維修的時候無損拆開，簡直可以稱得上是一種“十全九美”的密封方案！

至于唯一欠缺的那個“美”，就是不太符合當今國內(nèi)產(chǎn)線自動化的大趨勢——

（B站@MotorVoice車知音）

先不說硅膠泡棉前期加工必須經(jīng)歷的背膠、裁切以及拼接等環(huán)節(jié)會消耗多少人力了，光是電池最后的組裝環(huán)節(jié)就必須靠著工人純手工把泡綿條鋪設到pack的法蘭面上才行。

毫不夸張地說，和“歐美陣營”的FIPG密封膠比起來，硅膠泡綿就是一個純純的勞動密集型方案。

但問題是國內(nèi)產(chǎn)業(yè)升級的步伐又越來越快，這兩年提出的“新基建”戰(zhàn)略還把工業(yè)機器人放到了“人工智能”和“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的框架內(nèi)，在可預見的未來“國內(nèi)陣營”很有可能會經(jīng)歷一輪生產(chǎn)線的“自動化大躍進”！

那么在這樣一個當口，是否有一種性能全面同時又能適配自動化產(chǎn)線的密封方案來幫助“國內(nèi)陣營”廠商們順利轉型呢？

其實解決方案早在三十年前就被歐洲的材料學家們開發(fā)出來了，它就是這次成功拿下“車載無人機庫”的密封材料——有機硅FIPFG發(fā)泡膠！

（YT@C.E.L.S.p.A）

因為這種密封方案一開始是“膠水”，可以輕松適配自動化點膠設備；而固化之后又會變成一條“硅膠泡綿”，無論密封性還是返修性全都不在話下。

所以不管怎么看，它都是足以將FIPG密封膠和硅膠泡綿同時取代的最佳方案！

(純電動汽車電池包即時發(fā)泡密封膠研究_常正雷)

唯一讓人想不明白的是，如此全能的有機硅FIPFG發(fā)泡膠，既然早在三十年前就被歐洲人開發(fā)出來了，為什么直到今天在家門口的“歐美陣營”內(nèi)部它都尚未大規(guī)模應用呢？

正所謂事出反常必有妖，事情的另一面就是——這種膠的“發(fā)泡”實在太“難搞”了！

03—“難搞”的“有機硅發(fā)泡”

毫不夸張地說，有機硅FIPFG的發(fā)泡就是一場“零和博弈”……

篇幅所限文本（上）篇到此為止。至于有機硅FIPFG發(fā)泡膠究竟有何短板，以及為何又能在最新的車載應用中強勢崛起，敬請期待下周一8月18日上線的（下）篇為您解說！