Wetenschappers van NUST MISIS hebben composieten ontwikkeld die warmte vele malen beter geleiden dan hun tegenhangers en die zelfs eenvoudig en goedkoop kunnen worden verwerkt. Door gebruik te maken van de nieuw verkregen technologie in moderne elektronica, het is mogelijk om het probleem van oververhitting van PCB's op te lossen. De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het Dagboek van legeringen en verbindingen .

Elektronica kan oververhit raken, bevriezen, automatisch opnieuw opstarten, enzovoort., maar dit is slechts het zichtbare deel van het probleem. Bij regelmatige oververhitting, een apparaat degradeert eenvoudigweg omdat verhoogde temperaturen altijd gevaarlijk zijn voor de interne componenten. Vaak, oververhitting manifesteert zich door regelmatige "bevriezingen" na het starten van de gadget, of erger, door een blauw scherm of een onverwachte afsluiting. Computer- en smartphoneprocessors en videokaarten zijn het meest gevoelig voor temperatuurstijgingen, omdat hoge temperaturen de tijd van hun stabiele werking verkorten. Hoewel moderne apparaten automatisch worden uitgeschakeld wanneer een kritische temperatuur wordt bereikt, een meer normale temperatuurstijging leidt tot processorfouten en zelfs het uitvallen van de chip.

Om dit probleem op te lossen, Wetenschappers van NUST MISIS hebben een universele methode voorgesteld om goedkope, lichte composieten met een hoge thermische geleidbaarheid en diepgaande mechanische eigenschappen.

"Een materiaal dat warmte goed geleidt en geen elektrische stroom geleidt en dus een polymeerbasis heeft, is potentieel goedkoper dan gewone analogen in de cyclus van productie en verwerking, dus dat is ons doel geworden, " zei Dmitri Muratov, een van de auteurs van het onderzoek, en senior onderzoeker bij de NUST MISIS-afdeling voor functionele nanosystemen en materialen voor hoge temperaturen.

Volgens Muratov, het verkregen composiet is zeer veelbelovend voor het vervangen van versterkte gelaagde materialen in printplaten of in kleine elektronica-behuizingen waar merkbare warmteontwikkeling is (bijvoorbeeld diodelampen).

De technologie die bij NUST MISIS wordt geïmplementeerd, houdt in dat polyethyleen met hoge dichtheid wordt gebruikt als polymeerbasis, en hexagonaal boornitride als materiaalvulmiddel. Het onderzoeksteam heeft een optimale combinatie van verwerkingswijzen ontwikkeld om de gewenste eigenschappen van de vulstof te waarborgen.

"Als resultaat, we hebben positieve resultaten geboekt. Het werk demonstreert de sterkte van de composiet op basis van polyethyleen en boornitride in een hoeveelheid van 24 MPa, en zijn thermische geleidbaarheid is minstens twee of drie keer hoger geworden dan die van glasvezel, die wordt gebruikt in analoge apparaten, zei Dmitri Muratov.

Muratov gelooft dat het materiaal glasvezel in moderne elektronica effectief kan vervangen, omdat het geen overeenkomstige nadelen heeft van giftige epoxyharsen in de samenstelling. Naast het feit dat het composiet warmte in de gewenste mate afvoert - ongeveer 1W/m*K - is het ook gemakkelijk te recyclen.

"Het economische voordeel van onze materialen is te danken aan het gebruiksgemak, terwijl glasvezel uiterst moeilijk te verwerken is omdat het polymeer is gemaakt van reactieve kunststoffen (epoxyharsen) die na uitharding niet opnieuw kunnen worden gebruikt, ' zei Muratov.

Momenteel, wetenschappers werken samen met de Universiteit van Nebraska-Lincoln (VS) aan de synthese van tweedimensionale materialen en het bestuderen van hun eigenschappen. Ze zijn op zoek naar een manier om de thermische geleidbaarheid van composieten drastisch te verhogen door materialen te gebruiken waarvan hoge snelheden theoretisch gerechtvaardigd zijn.