隨著電子設(shè)備功能越來越強、體型越來越小,散熱問題也變得越來越復(fù)雜。
聚合物材料通常都是熱絕緣體,美國研究人員通過電聚合過程使聚合物纖維排成整齊陣列,形成一種新型熱界面材料,導(dǎo)熱性能在原有基礎(chǔ)上提高了20倍。新材料能夠在高達200℃的溫度下可靠操作,可用于散熱片中幫助服務(wù)器、汽車、高亮度LED中的電子設(shè)備散熱。
佐治亞理工學(xué)院喬治·伍德拉夫機械工程學(xué)院助理教授巴拉圖德·克拉說,新的熱界面材料是利用共軛聚合物聚噻吩制成的,其整齊的納米纖維陣列既有利于聲子的轉(zhuǎn)移,也避免了材料的脆性。新材料在室溫下的導(dǎo)熱率達到4.4瓦/米·開爾文,并已在200℃溫度下進行了80次熱循環(huán)測試,性能依舊穩(wěn)定;相比之下,芯片和散熱片之間的熱界面常用的焊錫材料,在回流的高溫過程中工作時可能會變得不可靠。
納米纖維陣列結(jié)構(gòu)是通過多個步驟制造而成的:研究人員先將含有單體的電解質(zhì)涂在一塊帶有微小孔隙的氧化鋁模板上,然后向模板施加電勢,每個孔隙中的電極會吸引單體,開始形成中空納米纖維。纖維的長度和壁厚通過施加的電流量和時間來控制,纖維的直徑則由孔隙的大小決定,從18納米至300納米不等。傳統(tǒng)熱界面材料的厚度約為50微米至75微米,而這種方式獲得的新材料厚度可薄至3微米。