散熱效率高比金屬更輕薄快速熱成型陶瓷有望用于電子產(chǎn)品

熱設(shè)計(jì)網(wǎng) 2022-10-17

據(jù)最近發(fā)表在《先進(jìn)材料》雜志上的論文，美國東北大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種可壓鑄成復(fù)雜零件的全陶瓷材料。這一行業(yè)突破可能改變包括手機(jī)和其他無線電部件在內(nèi)的散熱電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造。

新陶瓷材料可模壓成型，適應(yīng)手機(jī)和其他散熱電子產(chǎn)品。圖片來源：美國東北大學(xué)

2021年7月，研究人員正在測試一種實(shí)驗(yàn)性陶瓷化合物。陶瓷在受到極端的熱變化和機(jī)械壓力時(shí)，容易因熱沖擊而破裂，甚至爆炸。當(dāng)用噴燈噴陶瓷時(shí)，它變形了。幾次試驗(yàn)后，研究人員意識到，他們可以控制其變形。于是，他們開始對陶瓷材料進(jìn)行壓縮成型，發(fā)現(xiàn)這一過程非常快速。

底層微觀結(jié)構(gòu)允許全陶瓷在成型過程中快速傳遞熱量，實(shí)現(xiàn)熱量有效流動。研究人員表示，這種陶瓷可以形成精致的幾何形狀，在室溫下表現(xiàn)出卓越的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)熱性能。這種熱成型陶瓷是材料的一個(gè)新領(lǐng)域。

這款新產(chǎn)品有可能帶來兩項(xiàng)行業(yè)改進(jìn)。首先是它作為熱導(dǎo)體的效率高，可以冷卻高密度電子產(chǎn)品。一般來說，手機(jī)和其他電子產(chǎn)品都安裝了一層厚重的鋁層，這是吸收設(shè)備熱量所必需的。新材料厚度不到一毫米，可被塑造成所需的冷卻表面。

東北大學(xué)機(jī)械和工業(yè)工程副教授蘭德爾·厄布說：“這種以聲子晶體為基礎(chǔ)的陶瓷允許熱量在沒有電子傳輸?shù)那闆r下流動。它不會干擾手機(jī)和其他系統(tǒng)的無線電頻率。”

另一個(gè)改進(jìn)是它可以直接與電氣部件進(jìn)行形狀匹配。研究人員展示了這種陶瓷的非牛頓行為，他們通過振動將一團(tuán)塊狀的陶瓷漿料液化，重新組織了材料的結(jié)構(gòu)成為可模制的陶瓷。