Elektronisk enheds termisk styring gjort enklere og lidt bedre

Dr. Cheol-Woo Ahn, der leder et forskerhold ved afdelingen for funktionel keramik i afdelingen for keramiske materialer ved Korea Institute of Materials Science (KIMS), har udviklet verdens første varmeafledningsmateriale. Dette materiale reducerer hydrofilicitet gennem en kemisk reaktion, der danner et nanokrystallinsk kompositlag og øger den termiske ledningsevne ved at kontrollere punktdefekter. Denne proces sker under en simpel sintringsproces, der ikke kræver overfladebehandling.

Forskningen er publiceret i tidsskriftet Small Methods .

Konventionelt aluminiumoxidfyldstof, der i vid udstrækning anvendes til varmeafledning, har begrænsninger med hensyn til at forbedre termisk ledningsevne. Derfor er der potentiale i at bruge magnesia, som tilbyder lave råmaterialeomkostninger og fremragende termisk ledningsevne og resistivitet. Magnesias høje sintringstemperatur på 1.800°C og dens hygroskopiske natur, som reagerer med fugt i luften, har dog begrænset dets anvendelse som termisk fyldstof.

Forskerholdet brugte tilsætningsstoffer til at skabe et tyndt nanokrystallinsk kompositlag under sintringsprocessen, der danner et beskyttende lag, der reagerer med fugt. Det lykkedes dem at øge den termiske ledningsevne ved at kontrollere defekter gennem lavere sintringstemperaturer. Dette gennembrud anses for at overvinde begrænsningerne ved eksisterende magnesia-materialer og åbne nye muligheder for varmestyringsmaterialer i næste generations industrier.

I de seneste år, med fremskridt inden for højteknologiske industrier, har miniaturiseringen og multifunktionaliteten af ​​elektroniske komponenter givet betydelige udfordringer for termisk styring. Dette er især tydeligt i elektriske køretøjers højkapacitetsbatterier og den øgede integration af elektroniske komponenter, hvilket nødvendiggør varmeafledningsmaterialer med høj varmeledningsevne for at håndtere stigende varmetæthed.

Baseret på prognoser for salg af elektriske køretøjer forventes markedet for varmeafledningsmaterialer, der anvendes i termiske grænsefladematerialer i elektriske køretøjer, at nå op på ca. temperaturer forbundet med eksisterende billige varmeafledningsmaterialer.

Dr. Cheol-Woo Ahn, seniorforskeren udtalte:"Vi var i stand til at løse problemet med fugtreaktionen, som forårsager blanding med polymerer, på en ligetil måde gennem additiver i fremstillingsprocessen af ​​oxidkeramiske fyldstoffer. Vi har udviklet oxidfyldstoffer med høj varmeledningsevne ved at kontrollere defekter Vi forventer, at det udviklede lavpris, højkvalitets magnesia-varmeafledningsfyldstof vil dominere markedet for varmeafledning af keramiske materialer."

Flere oplysninger: Hyun-Ae Cha et al, Nanokrystallinsk kompositlag realiseret ved simpel sintring uden overfladebehandling, reduktion af hydrofilicitet og øget termisk ledningsevne, små metoder (2023). DOI:10.1002/smtd.202300969

Journaloplysninger: Små metoder

Leveret af National Research Council of Science and Technology