Forskning från Deakins Institute for Frontier Materials kan leda till utvecklingen av snabbare datorer och övervinna några av säkerhetsproblemen som orsakas av överhettning av elektroniska enheter som batterier.

Sedan deras start, datorer och elektroniska enheter har blivit snabbare och snabbare, och mindre och mindre. Dock, om värmen som frigörs från små enheter som mobiltelefoner och iPads inte kan skingras effektivt, de kan överhettas, resulterar i underpresterande, misslyckande eller, i extrema fall, explosion.

Nuvarande värmeavledningstekniker inkluderar värmespridare och kylflänsar gjorda av elektriskt ledande metaller som silver, aluminium och koppar. Elektrisk isolering är också viktigt för att förhindra kortslutning när värmespridare används direkt under det aktiva lagret i tunna, filmbaserade elektroniska enheter som supersnabba datorprocessorer.

Nu, ett team av nanoteknikforskare från Deakin University's Institute for Frontier Materials har producerat den första bulkbornitriden (BN) med hög värmeledningsförmåga, som potentiellt kan ersätta nuvarande värmeavledningstekniker, möjliggör utveckling av ännu mindre enheter och gör våra mobiltelefoner och datorer svalare och säkrare.

"Under de senaste decennierna, miniatyrisering av elektriska kretsar i avancerade enheter, som nästa generations servrar, har hämmats av den tekniska utmaningen med värmeavledning, vilket har begränsat ytterligare minskningar i storlek och utvecklingen av snabbare processorer, " förklarade Alfred Deakin Professor Ying (Ian) Chen, Ordförande i nanoteknik på Deakin.

"Dessa nya BN-material har oöverträffad hög värmeledningsförmåga i alla riktningar och kan ha en betydande inverkan på nuvarande värmeavledningstekniker som begränsar vidareutvecklingen av snabbare datorer och leder till säkerhetsproblem i många elektroniska enheter som batterier."

Professor Chen sa att hexagonal bornitrid hade tilldragit sig ett ökande intresse som ett alternativt material för värmespridare och kylflänsar på grund av dess höga värmeledningsförmåga och elektriska isolerande egenskaper.

"Dock, det fanns nackdelar med att använda materialet, den viktigaste är att på grund av dess ojämna värmeledningsförmåga i olika riktningar, värme kunde inte överföras från heta punkter som vertikalt korsade konventionella BN-filmer, " förklarade professor Chen.

"Istället, värme sprids längs filmen, vilket inte är effektivt."

Professor Chen och IFM-forskarna Dr. Srikanth Mateti, Dr Jiangting Wang, Dr Luhua Li och professor Peter Hodgson, och internationella medarbetare från Wenzhou University, Kina, och Clemson University, USA, utvecklat en ny process som kan producera bulk BN-pellets från BN-nanoark med hjälp av en Spark Plasma Sintering (SPS) teknik för att förvandla pulveriserad bornitrid till en fast massa med en speciell struktur.

"Dessa BN-pellets har utmärkt värmeledningsförmåga och hög värmeavledningseffektivitet i tre riktningar, vilket gör dem till en idealisk värmespridare eller isolerande kylfläns på grund av effektiv värmeavledning från heta punkter i både vinkelrät och lateral riktning. Dessutom, pelletsen är elektriskt isolerande och säkrare än de flesta metallmaterial, så att de kan placeras så nära de heta enheterna som möjligt utan att orsaka skada", sa professor Chen.

Teamets resultat har patenterats och publicerats i tidskriften med stor effekt Avancerade funktionella material .