NUST MISIS-forskare har utvecklat kompositer som leder värme många gånger bättre än sina motsvarigheter och till och med är föremål för enkel och billig bearbetning. Genom att använda den nyvunna tekniken inom modern elektronik, det är möjligt att lösa problemet med PCB-överhettning. Forskningsresultaten publicerades i Journal of Alloys and Compounds .

Elektronik kan överhettas, fryser, automatiskt omstart, etc., men detta är bara den synliga delen av problemet. Med regelbunden överhettning, en enhet försämras helt enkelt eftersom förhöjda temperaturer alltid är farliga för dess inre komponenter. Ofta, överhettning manifesteras av regelbundna "frysningar" efter lansering av gadgeten, eller värre, av en blå skärm eller en oväntad avstängning. Dator- och smartphoneprocessorer och grafikkort är de mest känsliga för temperaturhöjningar, eftersom höga temperaturer minskar tiden för deras stabila drift. Även om moderna enheter stängs av automatiskt när en kritisk temperatur uppnås, en mer normal temperaturökning leder till processorfel och till och med chipets haveri.

För att lösa det här problemet, NUST MISIS-forskare har föreslagit en universell metod för att producera billiga, lätta kompositer med hög värmeledningsförmåga och djupgående mekaniska egenskaper.

"Ett material som leder värme bra och som inte leder elektrisk ström och därför har en polymerbas, är potentiellt billigare än vanliga analoger i produktions- och bearbetningscykeln, så det har blivit vårt mål, sa Dmitrij Muratov, en av studiens författare, och seniorforskare vid NUST MISIS-avdelningen för funktionella nanosystem och högtemperaturmaterial.

Enligt Muratov, den erhållna kompositen är mycket lovande för att ersätta förstärkta skiktade material i kretskort eller i små elektronikfall där det finns märkbar värmeutveckling (t.ex. diodlampor).

Tekniken implementerad på NUST MISIS innebär att högdensitetspolyeten används som polymerbas, och hexagonal bornitrid som ett materialfyllmedel. Forskargruppen har utvecklat en optimal kombination av bearbetningslägen för att säkerställa fyllmedlets önskade egenskaper.

"Som ett resultat, vi har uppnått positiva resultat. Arbetet visar styrkan hos kompositen baserad på polyeten och bornitrid i mängden 24 MPa, och dess värmeledningsförmåga har blivit minst två eller tre gånger högre än för glasfiber, som används i analoga enheter, sa Dmitrij Muratov.

Muratov tror att materialet effektivt kan ersätta glasfiber i modern elektronik eftersom det inte har motsvarande nackdelar med giftiga epoxihartser i kompositionen. Förutom att kompositen tar bort värme i önskad utsträckning – cirka 1W/m*K – är den också lätt att återvinna.

"Den ekonomiska fördelen med våra material beror på att det är lätt att använda, medan glasfiber är extremt svårt att bearbeta eftersom dess polymer är gjord av reaktiv plast (epoxiharts) som inte kan återanvändas efter härdning, sa Muratov.

För närvarande, forskare samarbetar med University of Nebraska-Lincoln (U.S.) i syntesen av tvådimensionella material och studier av deras egenskaper. De letar efter ett sätt att dramatiskt öka den termiska ledningsförmågan hos kompositer genom att använda material där höga hastigheter har varit teoretiskt motiverade.