Opvarmes til bornitrid

Forskning fra Deakins Institute for Frontier Materials kan føre til udvikling af hurtigere computere og overvinde nogle af de sikkerhedsproblemer, der skyldes overophedning af elektroniske enheder som f.eks. Batterier.

Siden deres start, computere og elektroniske enheder er blevet hurtigere og hurtigere, og mindre og mindre. Imidlertid, hvis varmen fra små enheder som mobiltelefoner og iPads ikke effektivt kan spredes, de kan overophedes, resulterer i underpræstation, fiasko eller, i ekstreme tilfælde, eksplosion.

Nuværende varmeafledningsteknikker omfatter varmespredere og kølelegemer fremstillet af elektrisk ledende metaller som sølv, aluminium og kobber. Elektrisk isolering er også vigtig for at forhindre kortslutning, når varmespredere anvendes direkte under det aktive lag i tynde, filmbaserede elektroniske enheder som superhurtige computerprocessorer.

Nu, et hold af nanoteknologiforskere fra Deakin University's Institute for Frontier Materials har produceret det første bulk bornitrid (BN) med høj termisk ledningsevne, som potentielt kan erstatte nuværende varmeafledningsteknikker, tillade udvikling af endnu mindre enheder og gør vores mobiltelefoner og computere køligere og sikrere.

"I de sidste årtier har miniaturisering af elektriske kredsløb i avancerede enheder, såsom næste generations servere, er blevet hæmmet af den tekniske udfordring ved varmeafledning, hvilket har begrænset yderligere reduktioner i størrelse og udvikling af hurtigere processorer, " forklarede Alfred Deakin Professor Ying (Ian) Chen, Stol i nanoteknologi på Deakin.

"Disse nye BN-materialer har en hidtil uset høj varmeledningsevne i alle retninger og kan have en betydelig indvirkning på nuværende varmeafledningsteknikker, der begrænser videreudviklingen af ​​hurtigere computere og fører til sikkerhedsproblemer i mange elektroniske enheder såsom batterier."

Professor Chen sagde, at hexagonal bornitrid havde tiltrukket sig stigende interesse som et alternativt materiale til varmespredere og køleplader på grund af dets høje termiske ledningsevne og elektriske isolerende egenskaber.

"Imidlertid, der var ulemper ved at bruge materialet, den vigtigste er, at på grund af dens ujævne varmeledningsevne i forskellige retninger, varme kunne ikke overføres fra hot spots, der lodret krydser konventionelle BN-film, "forklarede professor Chen.

"I stedet, varme spredes langs filmen, hvilket ikke er effektivt."

Professor Chen og IFM-forskere Dr. Srikanth Mateti, Dr. Jiangting Wang, Dr. Luhua Li og professor Peter Hodgson, og internationale samarbejdspartnere fra Wenzhou University, Kina, og Clemson University, USA, udviklet en ny proces, der kan producere bulk BN pellets fra BN nanoark ved hjælp af en Spark Plasma Sintering (SPS) teknik til at omdanne pulveriseret bornitrid til en fast masse med en speciel struktur.

"Disse BN-pellets har fremragende varmeledningsevne og høj varmeafledningseffektivitet i tre retninger, hvilket gør dem til en ideel varmespreder eller isolerende køleplade på grund af effektiv varmeafledning fra varme punkter i både vinkelret og lateral retning. Ud over, pellets er elektrisk isolerende og sikrere end de fleste metalmaterialer, så de kan placeres så tæt som muligt på de varme enheder uden at forårsage skade," sagde professor Chen.

Holdets resultater er blevet patenteret og offentliggjort i tidsskriftet med høj effekt Avancerede funktionelle materialer .