Инновация в области отвода тепла для электроники
Специалисты Северо-Восточного университета США разработали уникальный композит на пластиковой и керамической основе, способный значительно улучшить отвод тепла от современных электронных устройств. Эта разработка обещает вывести технологии охлаждения электроники на новый уровень – от мобильных телефонов до систем радаров и даже электротранспорта.
Одна из главных проблем современной электроники — это перегрев. Чем мощнее устройство, тем больше тепла оно выделяет, и если его не отводить эффективно, техника начинает работать медленнее или и вовсе отключается. Как отмечает профессор Рэндалл Эрб, для обычных гаджетов это не столь критично, однако для оборудования, влияющего на безопасность — например, радарных установок, — перегрев недопустим. Новаторский материал, полученный стараниями команды ученых университета под руководством Эрба, способен изменить устоявшиеся подходы к охлаждению электроники.
Высочайшая теплопроводность и малый вес
В процессе разработки был создан композит, сочетающий керамические элементы, полимеры и особые функциональные добавки. Благодаря специально организованной внутренней структуре этот материал можно изготавливать с помощью 3D-печати, формируя упорядоченную сеть на наноуровне. В традиционных пластиках теплопроводность всегда оставалась невысокой, однако новая структура позволила ученым достичь значения, превосходящего показатели нержавеющей стали, при этом композит оказался примерно в четыре раза легче привычных металлических аналогов.
Успех стал возможен за счет комплексной организации компонентов композита: во время 3D-печати керамические частицы располагаются строго определенным образом, а во время последующего нагрева между ними образуются полимерные мостики, создавая микроскопическую сеть, по которой тепло легко распространяется. Такая архитектура обеспечивает быстрый и безопасный отвод избыточной температуры, что очень ценно для современных миниатюрных и чувствительных устройств.
Безопасность и универсальность: преимущества нового материала
В отличие от привычных металлов, инновационный композит обладает сразу несколькими преимуществами. Он не проводит электрический ток, а значит, практически исключает риск коротких замыканий. Кроме того, материал не препятствует прохождению радиосигналов, что особенно актуально для оборудования 5G, радарных систем и другой интеллектуальной техники, требующей надежной связи. Благодаря этим свойствам сфера применения нового композита выходит далеко за пределы бытовой электроники.
Ожидается, что материал найдет широкое применение не только в смартфонах, но и на крупных объектах: от дата-центров до промышленных комплексов. Электронные серверы централизованных систем часто страдают от перегрева, а литий-ионные аккумуляторы электромобилей подвергаются опасному повышению температуры, вплоть до воспламенения. Применение нового композита в местах контакта батарей, процессоров и систем охлаждения позволит надежно защитить дорогостоящую технику и сделать работу таких систем стабильнее.
Перспективы и будущее использования
Ученые уверены, что созданный материал способен стать технологическим стандартом для самых разных отраслей. Благодаря легкости и прочности, композит отлично впишется в требования современной мобильной техники, а с точки зрения безопасности — подойдет даже для военной электроники и умных транспортных средств. В дальнейшем возможна адаптация технологии под нужды авиастроения, автономных роботов и других направлений, где борьба с перегревом критична.
Разработка профессора Рэндалла Эрба — пример того, как современные исследования способны решать фундаментальные задачи для цифрового мира, делая устройства более надежными и долговечными. Уже сейчас инновация вызывает интерес у мировых производителей электроники, а специалисты отмечают огромный потенциал для внедрения композита в глобальные технологические цепочки. Это не просто очередной материал, а основа для создания принципиально новых решений в области охлаждения и безопасности электронных систем.
Источник: www.gazeta.ru
