Vaihda lämmönjohde keraamiseksi19.10.2022 Northeasternin professori Randall Erb ja Ph.D. opiskelija Jason Bice työstivät tuotetta yliopiston asiakkaalle – ja päätyivät täysin uudenlaiseen materiaaliluokkaan. Tutkijat testasivat kokeellista keraamiyhdistettä mutta jokin näytti menevän pieleen. He lämmittivät näytettään mutta se putosi telineestään. Professori Erb kertoo. "Katsoimme lattialla olevaa näytettä ja ajattelimme, että se oli sitten siinä." Mutta tarkempi tarkastelu paljasti, että se oli täysin ehjä. Tyypillisesti keramiikka rikkoutuu kun se altistuu äärimmäisille lämmönvaihteluille tai mekaaniselle kuormitukselle. Mutta heidän näytteensä oli vain muuttanut muotoaan. Muutaman kokeilun jälkeen he oivalsivat, että he saattoivat hallita keramiikan muodonmuutosta. Ja sitä edelleen tutkittaessa selvisi, että muodonmuutos oli erittäin nopea prosessi. "Keramiikka voidaan muotoilla upeiksi geometrioiksi ja sillä on vaikuttava mekaaninen lujuus ja lämmönjohtavuus huoneenlämpötilassa", sanoo Erb. Erb ja Bice kehittävät nyt tuotettaan startup-yrityksensä Fourier LLC:n kautta. Se on nimetty ranskalaisen matemaatikon Joseph Fourierin mukaan, joka tutki lämpövirtausta keramiikassa kaksi vuosisataa sitten. "Se on ainutlaatuinen: lämpömuovautuvaa keramiikkaa, ja se mitä olemme nähneet ja lukeneet sellaista ei pitäisi olla olemassa", Bice sanoo. "Se on siis uusi alue materiaalien alalla." Uudella tuotteella on potentiaalia tuoda esiin kaksi alan parannusta, alkaen sen tehokkuudesta lämmönjohtimena, joka voi jäähdyttää suuritiheyksistä elektroniikkaa. Yleensä matkapuhelimet ja muu elektroniikka on varustettu paksulla alumiinikerroksella, joka on tarpeen lämmön poistamiseksi laitteesta. "Materiaalimme voi olla alle millimetrin paksuinen, ja se voidaan muotoilla mukautumaan pintaan, jota yrität jäähdyttää." Bice sanoo Toisaalta fononinen kidepohjainen keramiikka mahdollistaa lämmön virtauksen ilman elektronien siirtoa, Erb jatkaa. Se ei häiritse matkapuhelimien ja muiden järjestelmien radiotaajuuksia. "Jos laitat alumiinisen jäähdytyselementin RF-komponenttiin, olet periaatteessa ottanut käyttöön sarjan antenneja, jotka ovat vuorovaikutuksessa RF-signaalin kanssa", Erb sanoo. "Sen sijaan voimme laittaa boorinitridipohjaisen materiaalimme RF-komponenttiin ja sen ympärille, ja se on käytännössä näkymätön RF-signaalille." Erb ja Bice uskovat pystyvänsä sovittamaan täyskeraamiset materiaalit kaikenlaisiin sähkökomponentteihin. Keramiikka tulee olemaan ohuempaa, kevyempää ja tehokkaampaa kuin tällä hetkellä käytössä olevat metallit. Aiheesta aiemmin: |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.