Блог

Jan 10, 2024

Наноалмазные «тепловые магистрали» сохранят электронику прохладной

Автор: Американское химическое общество, 13 июня 2023 г. Исследователи разработали новую нанокомпозитную пленку с использованием метода электроформования, которая потенциально может решить проблему выделения тепла в компактных, компактных,

Американское химическое общество, 13 июня 2023 г.

Исследователи разработали новую нанокомпозитную пленку с использованием метода электропрядения, которая потенциально может решить проблему выделения тепла в компактной и мощной электронике. Тепло, которое может привести к замедлению обработки и резким отключениям, эффективно рассеивается пленкой, в четыре раза эффективнее, чем аналогичные материалы. (Концепция художников о «тепловых магистралях» для электроники.)

Исследовательская группа разработала нанокомпозитную пленку, которая рассеивает тепло в четыре раза эффективнее, чем существующие материалы, предлагая потенциальное решение проблемы перегрева в компактной электронике. Это было достигнуто за счет метода коаксиального электроспиннинга с двумя растворами, создающего «магистраль» распределения тепла с использованием поливинилового спирта и теплопроводящего наноалмазного материала.

Поскольку интеллектуальные электронные устройства становятся меньше и мощнее, они могут выделять много тепла, что приводит к замедлению времени обработки и внезапным отключениям. Теперь в компании ACS Applied Nano Materials исследователи используют метод электропрядения для производства новой нанокомпозитной пленки. В ходе испытаний пленка рассеивала тепло в четыре раза эффективнее, чем аналогичные материалы, показывая, что однажды ее можно будет использовать для охлаждения электроники.

Меньшая по размеру и более умная электроника произвела революцию во многих аспектах жизни, от связи до медицины. Но уменьшение размеров означает, что эти устройства концентрируют тепло на меньших участках, что может привести к снижению скорости вычислений и даже к неожиданному полному отключению устройств, чтобы предотвратить повреждение.

Чтобы рассеять это тепло, исследователи обращаются к нанокомпозитным материалам, содержащим гибкий полимер и теплопроводящий наполнитель. Простой способ создания нанокомпозитов — электропрядение, при котором раствор полимера и наполнителя выбрасывается из шприца через электрически заряженное сопло, образуя волокна, которые образуют тонкую пленку. Несмотря на свою простоту, электропрядение из одного раствора или одноосное электропрядение затрудняет контроль свойств материала. Итак, Цзиньхун Ю, Шароронг Лу и его коллеги использовали метод двух решений, называемый коаксиальным электроспиннингом, чтобы лучше контролировать конструкцию волокна и улучшить рассеивание тепла нового нанокомпозита.

Для получения нового нанокомпозита исследователи приготовили один раствор с выбранным ими полимером, поливиниловым спиртом, и отдельный раствор с теплопроводящим наполнителем, наноалмазным материалом. Надев шприц с каждым раствором на насадку, объединяющую их, исследователи получили волокна с сердцевиной из поливинилового спирта и наноалмазным покрытием, а не со случайным распределением двух компонентов. Исследователи говорят, что волокна с покрытием действуют как «магистраль», направляя тепло, например, движение, вдоль и поперек волокон по всей пленке. В ходе испытаний новые материалы рассеивали тепло лучше, чем материалы, изготовленные с использованием традиционного сопла, и имели в четыре раза большую теплопроводность, чем ранее сообщавшиеся нанокомпозиты. Исследователи говорят, что однажды эти пленки можно будет использовать, чтобы заставить крохотную электронику работать усердно, сохраняя при этом прохладу.

Ссылка: «Повышенная теплопроводность наноалмазных нанолистов/композитных пленок из полимерных нановолокон путем одноосного и коаксиального электроформования: последствия для терморегулирования наноустройств», Чжоуцяо Вэй, Пин Гун, Сяндун Конг, Маохуа Ли, Цзинчжэнь Чэн, Хуа Чжоу, Даченг Ли, Юмин Е, Сян Лу, Цзиньхун Ю и Шаоронг Лу, 17 мая 2023 г., ACS Applied Nano Materials. DOI: 10.1021/acsanm.3c00591

Авторы признают финансирование со стороны Ключевой лаборатории новых технологий обработки цветных металлов и материалов и Ключевой лаборатории оптических и электронных материалов и устройств Министерства образования Гуанси.