«Тепловые магистрали» могут охладить электронику

Aug 16, 2023

Поскольку интеллектуальные электронные устройства становятся меньше и мощнее, они могут выделять много тепла, что приводит к замедлению времени обработки и внезапным отключениям. Теперь в ACS Applied Nano Materialsисследователи используют электроспиннинг подход к созданию 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 транспорта, 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.

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.

- Этот пресс-релиз предоставлен Американским химическим обществом.