怎樣為智能手機(jī)降溫？俄科學(xué)家研發(fā)出新型導(dǎo)熱復(fù)合材料
2019-03-06 10:42:32 點(diǎn)擊數(shù)：
導(dǎo)讀
俄羅斯國立研究型技術(shù)大學(xué)莫斯科國立鋼鐵合金學(xué)院科學(xué)家們提出了一種制造具有良好導(dǎo)熱性和機(jī)械特性的低成本輕量復(fù)合材料的通用方案。他們開發(fā)的復(fù)合材料，比同類材料導(dǎo)熱性能好很多倍，并可以通過簡單廉價(jià)的加工方法制備，有利于解決電子產(chǎn)品過熱的問題。
背景
人體正常體溫平均在36～37℃之間（腋窩）。一般來說，溫度高出這個(gè)范圍就是發(fā)燒。發(fā)燒說明我們的身體出了狀況，需要進(jìn)行及時(shí)的治療。
同樣，電子產(chǎn)品也會出現(xiàn)“發(fā)燒”的問題，我們稱之為電子產(chǎn)品”過熱“。電子產(chǎn)品過熱，相信大家不會陌生，許多人都親身經(jīng)歷過，特別是摸著發(fā)燙的手機(jī)和電腦時(shí)。
電子產(chǎn)品一旦過熱，就會出現(xiàn)卡頓、死機(jī)、自動重啟等現(xiàn)象。但是，我們只看到了外表現(xiàn)象。通常來說，電子產(chǎn)品過熱時(shí)，會因?yàn)闇囟壬叨菀装l(fā)生性能退化，對于內(nèi)部元件來說非常危險(xiǎn)。過熱，常常會帶來電子產(chǎn)品卡頓，甚至?xí)硭{(lán)屏（又叫做“藍(lán)屏死機(jī)”或者BSoD），甚至意外關(guān)機(jī)。
電腦和智能手機(jī)的處理器與視頻卡，對于溫度的升高最敏感，因?yàn)楦邷貢p少它們穩(wěn)定運(yùn)行的時(shí)間。盡管現(xiàn)代電子設(shè)備在達(dá)到臨界溫度時(shí)會自動關(guān)機(jī)，然而更普遍的情況是，由于溫度升高而導(dǎo)致處理器錯(cuò)誤甚至芯片損壞。
為了解決這一問題，我們前不久介紹過美國麻省理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)開發(fā)的一種聚合物導(dǎo)熱體，它既輕量又有柔性，傳導(dǎo)的熱量是大多數(shù)商用聚合物的10倍。
創(chuàng)新
今天，再為大家介紹一個(gè)旨在解決電子產(chǎn)品過熱問題的研究案例。俄羅斯國立研究型技術(shù)大學(xué)莫斯科國立鋼鐵合金學(xué)院（NUST MISIS）的科學(xué)家們提出了一種制造具有良好導(dǎo)熱性和機(jī)械特性的低成本輕量復(fù)合材料的通用方案。他們開發(fā)出比同類材料導(dǎo)熱性能好很多倍的復(fù)合材料，甚至可以通過簡單廉價(jià)的加工方法制備。這項(xiàng)技術(shù)將有利于解決PCB過熱的問題。研究成果發(fā)表于《合金和化合物雜志（Journal of Alloys and Compounds）》。
技術(shù)
NUST MISIS 功能納米系統(tǒng)與高溫材料系高級研究員、論文作者之一 Dmitry Muratov 評論道：“一種具有聚合物基礎(chǔ)，導(dǎo)熱性良好，且不導(dǎo)電的材料，有望比生產(chǎn)和加工周期中的常見相似材料更便宜，因此它變成了我們的目標(biāo)。”
Muratov 稱，在印刷電路板或者小型電子產(chǎn)品的外殼中，這種復(fù)合材料非常適合取代加固的分層材料，因?yàn)檫@些地方都會產(chǎn)生顯著的熱量（例如，二極管燈）。
NUST MISIS 實(shí)現(xiàn)的這項(xiàng)技術(shù)表明，高密度聚乙烯可以作為聚合物基礎(chǔ)，六方氮化硼作為填料。研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種加工模式的優(yōu)化組合，確保填料達(dá)到期望的特性。
價(jià)值
Dmitry Muratov 表示：“最終，我們?nèi)〉昧朔e極的成果，上周演示的基于聚乙烯和氮化硼的復(fù)合材料的強(qiáng)度值為 24 MPa，它的導(dǎo)熱性至少比用于類似設(shè)備中的玻璃纖維高兩倍或者三倍。 ”
Muratov 相信，材料將有效地取代現(xiàn)代電子產(chǎn)品中使用的玻璃纖維，因?yàn)樗鼪]有相應(yīng)的缺點(diǎn)：有毒的環(huán)氧樹脂成分，并且根本不可能高質(zhì)量利用，更不用說回收利用。復(fù)合材料不僅散熱達(dá)到了期望的程度：約1W/m*K，而且也易于回收利用。
Muratov 補(bǔ)充說：“我們材料的經(jīng)濟(jì)利益在于它的易用性，而玻璃纖維特別難于加工，因?yàn)樗木酆衔锊糠质怯煞磻?yīng)性塑料（環(huán)氧樹脂）制成，它無法在固化之后再次使用。”
未來
目前，科學(xué)家們正與美國內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校（University of Nebraska-Lincoln ）在二維材料合成以及特性研究方面展開積極合作。他們正在尋找一種大幅提升復(fù)合材料導(dǎo)熱性的方案，其中采用了經(jīng)理論證明很有可能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的材料。