Наноалмазные «тепловые магистрали» охлаждают электронику и рассеивают тепло в четыре раза эффективнее

Исследовательская группа разработала нанокомпозитную пленку, которая рассеивает тепло в четыре раза эффективнее существующих материалов, предлагая потенциальное решение для перегрева компактной электроники. Это было достигнуто с помощью двухкомпонентного коаксиального электроволоконного метода, создающего «магистраль» распределения тепла с использованием поливинилового спирта и теплопроводного наноалмазного материала.

С уменьшением размеров и повышением мощности умных электронных устройств они могут генерировать много тепла, что приводит к снижению скорости обработки и внезапным отключениям. В работе, опубликованной в журнале ACS Applied Nano Materials, ученые используют электроволоконный подход для производства новой нанокомпозитной пленки. В испытаниях пленка рассеивала тепло в четыре раза эффективнее, чем аналогичные материалы, что свидетельствует о том, что она может быть использована в будущем для охлаждения электроники.

Уменьшение размеров и повышение интеллектуальности электроники революционизировало многие аспекты жизни, от коммуникаций до медицины. Но уменьшение размеров означает, что эти устройства концентрируют тепло в меньших областях, что может вызывать замедление скорости вычислений и даже принудительное отключение устройств для предотвращения повреждений. Для рассеивания этого тепла исследователи обращаются к нанокомпозитным материалам, которые содержат гибкий полимер и теплопроводную наполнитель.

Простой способ изготовления нанокомпозитов - это электроволокно, при котором раствор полимера и наполнителя выбрасывается из шприца через электрически заряженную насадку, образуя волокна, которые складываются в тонкую пленку. Несмотря на простоту, электроволокно из одного раствора или одноосное электроволокно затрудняет контроль свойств материала. Поэтому Джинхонг Ю, Шароронг Лу и их коллеги использовали двухкомпонентный метод, называемый коаксиальным электроволокном, чтобы лучше контролировать дизайн волокон и улучшить рассеивание тепла нового нанокомпозита.

Исследователи сделали один раствор с выбранным ими полимером, поливиниловым спиртом, и отдельный раствор с теплопроводным наполнителем, наноалмазным материалом, для получения нового нанокомпозита. Установив шприц с каждым раствором на насадку, которая объединяла два раствора, исследователи получили волокна с поливиниловым спиртом в сердцевине и наноалмазным покрытием, а не случайным распределением двух компонентов. Команда говорит, что покрытые волокна действуют как «магистраль» для направления тепла, как трафика, вдоль и поперек волокон по всей пленке.

В испытаниях новые материалы рассеивали тепло лучше, чем те, которые были изготовлены с помощью традиционной насадки, и были в четыре раза более теплопроводными, чем обнаруженные нанокомпозиты. Согласно исследователям, эти пленки могут быть использованы в будущем для охлаждения миниатюрной электроники.