Dr. Cheol-Woo Ahn, som leder ett forskarlag vid avdelningen för funktionell keramik inom avdelningen för keramiska material vid Korea Institute of Materials Science (KIMS), har utvecklat världens första värmeavledningsmaterial. Detta material minskar hydrofilicitet genom en kemisk reaktion som bildar ett nanokristallint kompositskikt och ökar värmeledningsförmågan genom att kontrollera punktdefekter. Denna process sker under en enkel sintringsprocess som inte kräver ytbehandling.
Forskningen är publicerad i tidskriften Small Methods .
Konventionellt aluminiumoxidfyllmedel, som används i stor utsträckning för värmeavledning, har begränsningar när det gäller att förbättra värmeledningsförmågan. Därför finns det potential i att använda magnesia, som erbjuder låga råmaterialkostnader och utmärkt värmeledningsförmåga och resistivitet. Magnesias höga sintringstemperatur på 1 800°C och dess hygroskopiska natur, som reagerar med fukt i luften, har dock begränsat dess användning som termiskt fyllmedel.
Forskargruppen använde tillsatser för att skapa ett tunt nanokristallint kompositskikt under sintringsprocessen, vilket bildar ett skyddande skikt som reagerar med fukt. De lyckades öka värmeledningsförmågan genom att kontrollera defekter genom lägre sintringstemperaturer. Detta genombrott anses övervinna begränsningarna hos befintliga magnesiamaterial och öppna nya möjligheter för värmehanteringsmaterial i nästa generations industrier.
Under de senaste åren, med framsteg inom högteknologiska industrier, har miniatyriseringen och multifunktionaliteten av elektroniska komponenter inneburit betydande utmaningar för värmehantering. Detta är särskilt tydligt i elfordons högkapacitetsbatterier och den ökade integrationen av elektroniska komponenter, vilket kräver värmeavledningsmaterial med hög värmeledningsförmåga för att hantera stigande värmedensitet.
Baserat på prognoser för elfordonsförsäljning förväntas marknaden för värmeavledningsmaterial som används i termiska gränssnittsmaterial i elfordon uppgå till cirka 9,7 biljoner won år 2025. Resultaten av denna forskning har ett betydande lovande när det gäller att ta itu med problem med fuktreaktioner och den höga sintringen temperaturer förknippade med existerande lågkostnadsmaterial för värmeavledning.
Dr. Cheol-Woo Ahn, seniorforskaren sa:"Vi kunde lösa problemet med fuktreaktioner, som orsakar blandning med polymerer, på ett enkelt sätt genom tillsatser i tillverkningsprocessen av oxidkeramiska fyllmedel. Vi har utvecklat oxidfyllmedel med hög värmeledningsförmåga genom att kontrollera defekter Vi räknar med att det utvecklade lågkostnads-, högkvalitativt värmeavledningsfyllmedlet för magnesia kommer att dominera marknaden för värmeavledning av keramiskt material."
Mer information: Hyun‐Ae Cha et al, nanokristallint kompositskikt realiserat genom enkel sintring utan ytbehandling, minskad hydrofilicitet och ökad termisk ledningsförmåga, små metoder (2023). DOI:10.1002/smtd.202300969
Journalinformation: Små metoder
Tillhandahålls av National Research Council of Science and Technology
