Cep telefonunu sıcak bir arabada bırakan herkes, elektroniklerin aşırı ısındığında kapanabileceğini bilir.
Şimdi, Northeastern araştırmacıları ısı yürüten ve daha verimli bir şekilde serin gelişmiş elektronikler için kullanılabilen yeni, hafif plastik-seramik bir kompozit geliştirdiler.
Üniversitenin projede yönlendirilmiş Parçacıklar ve Süspansiyonlar Meclisi (DAPS) laboratuarı ve baş araştırmacısı başkanı Northeastern Profesör Randall Erb, “Isı yönetimi, güç elektroniği ve radar antenleri gibi cihazlar için büyük bir zorluktur” diyor. “Elektronik aşırı ısındığında, onları yavaşlatmanız ya da kapatmanız gerekir. Bu bir telefon için iyi olabilir, ancak radar gibi kritik sistemler için değil.”
Kuzeydoğu araştırmacıları, ABD Ordusu Araştırma Laboratuvarı ile işbirliği içinde, seramikleri, polimerleri ve katkı maddelerini 3D olarak yazdırılabilir bir plastik kompozitte birleştiren materyali geliştirdiler. Nano ölçekli, ısının kolayca hareket etmesine izin veren benzersiz bir iç yapıya sahiptir.
Plastik soğutma için garip bir seçim gibi gelebilir.
Eski bir doktora olan Daniel Braconnier, “Plastikler normalde ısı yürütmede korkunç” diyor. ERB Laboratuarında Öğrenci. “Seramik parçacıklar eklemek biraz yardımcı olur, ancak plastik hala ısı akışını çok yavaşlatır.”
Atılım, malzemeyi her ölçekte tam olarak organize etmenin bir yolunu buluyordu – moleküllerden basılı parçaya kadar. 3D baskı kullanarak, ekip seramik parçacıkları dikkatlice konumlandırdı, daha sonra aralarında küçük kristal polimer köprülerini büyütmek için özel ısıtma adımları kullandı. Bu bağlı ağ, ısının verimli bir şekilde hareket etmesini sağlar, bu da malzemeyi dört kat daha hafifken paslanmaz çelikten daha termal olarak iletken hale getirir.
Erb, “Bu özellikler birçok sistemde çok daha yüksek performans sağlayabilir” diyor.
Paslanmaz çelik gibi metal malzemeler, onlara dokunurlarsa elektronikleri kısaltabilirken, yeni malzeme elektrik yalıtıcısıdır. Ayrıca radyo frekans sinyallerini engellemez, yani 5G veya radar sistemlerine müdahale etmeyecektir.
“Bu yeni malzemeler elektrik şortlarına neden olmadan devreleri kaplayabilir ve koruyabilir.” “Sinyallerini engellemeden ısıyı gelişmiş telekomünikasyon cihazlarından uzaklaştırmaya yardımcı oluyorlar.”
Elektronikler daha küçük ve daha güçlü hale geldiğinden, sıkı alanlarda daha fazla ısı ürettikçe bu ilerleme özellikle önemlidir.
Braconnier, “Endüstri daha küçük paketlerde daha yüksek güç için itmeye devam ediyor, yani cihazların ısınmaya devam etmesi anlamına geliyor.” Diyor. Örneğin, bir iPhone işlemcisinin aşırı ısınmayı önlemek için genellikle sıcak koşullarda tam hızda çalışmadığını belirtiyor.
Ekip ayrıca telefonların çok ötesinde potansiyel görüyor.
Erb, “Veri merkezleri büyük miktarda ısı üretiyor ve endüstrinin henüz sürdürülebilir bir çözümü yok.” “Malzememiz onu tek başına çözmeyecek, ancak yongalar ve diğer soğutma sistemleri ile daha iyi bir termal arayüz sağlayarak yardımcı olabilir.”
Ayrıca, aşırı ısınan pillerin tehlikeli yangınlara neden olabileceği elektrikli araçlara da bakıyorlar.
Erb, “Malzememiz, ısıyı yaymak ve gidermek için pil hücreleri etrafında kullanılabilir, bu da termal kaçak olayları önlemeye yardımcı olur.”
Ekip şimdi ABD Ordusu Araştırma Laboratuvarı ile ortaklaşa malzemenin üretimini ölçeklendirmek için çalışıyor.
