Polime dẫn nhiệt làm mát thiết bị điện tử

Vật liệu polime là vật liệu cách điện, cách nhiệt. Nhưng bằng phương pháp áp dụng quá trình trùng hợp điện để sản xuất các mảng liên kết của các sợi nano polime, các nhà nghiên cứu đã phát triển một vật liệu cách nhiệt có thể dẫn nhiệt tốt hơn 20 lần so với polime ban đầu. Vật liệu mới có thể hoạt động rất tốt ở nhiệt độ cao lên đến 2000C.

Vật liệu cách nhiệt mới có thể được sử dụng để truyền nhiệt ra khỏi thiết bị điện tử sẽ được ứng dụng trong sản xuất máy chủ, xe ô tô, đèn LED có độ sáng cao.

Vật liệu polime vô định hình là chất dẫn nhiệt kém vì trạng thái rời rạc của nó hạn chế việc truyền các phonon dẫn nhiệt. Việc truyền các phonon này có thể được cải thiện bằng cách tạo ra cấu trúc tinh thể liên kết trong các polime, nhưng những cấu trúc hình thành qua một quá trình tạo sợi có thể làm cho các vật liệu giòn và dễ vỡ.

Các nhà khoa học nghiên cứu Polime dẫn nhiệt

Vật liệu mới được sản xuất từ ​​một loại polime tổng hợp - polythiophene. Các chuỗi polymer liên kết trong sợi nano phù hợp cho việc chuyển giao các phonon, cấu trúc tinh thể không bị giòn. Việc hình thành các sợi nano tạo ra một vật liệu vô định hình với độ dẫn nhiệt lên đến 4,4 watt cho mỗi mét Kelvin ở nhiệt độ phòng.

Các cấu trúc được hình thành trong một quy trình nhiều bước, bắt đầu với một mẫu nhôm có nhiều lỗ nhỏ được bao phủ bởi một chất điện phân có chứa tiền chất monome. Khi một điện điện thế được đưa vào mẫu, điện cực tại đáy mỗi lỗ sẽ hút các monome và bắt đầu hình thành các sợi nano rỗng.

Sau khi hình thành các chuỗi monome, sợi nano được liên kết ngang bằng một quá trình trùng hợp điện và loại bỏ mẫu. Cấu trúc được tạo thành có thể được gắn vào các thiết bị điện tử thông qua một chất lỏng như nước hoặc dung môi, truyền vào các sợi và tạo ra độ bám dính thông qua hoạt động mao dẫn và lực van der Waals.

Mặc dù kỹ thuật này vẫn đòi hỏi tiếp tục phát triển và chưa giải thích được hoàn toàn về mặt lý thuyết, nhưng các nhà khoa học vẫn tin tưởng rằng nó có thể được mở rộng sản xuất và thương mại hóa.

Mẫu vật liệu đã được thử nghiệm ở nhiệt độ lên đến 2000C thông qua 80 chu kỳ nhiệt mà không có bất kỳ sự khác biệt nào được phát hiện trong quá trình hoạt động.

Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ Khoa học Quốc gia (NSF) thông qua giải thưởng CBET-113.071, tài trợ từ Trung tâm Công nghệ Georgia về quang tử hữu cơ - điện tử và một học bổng sau đại học NSF-IGERT.