怎樣為智能手機降溫？俄科學家研發出新型導熱複合材料

俄羅斯國立研究型技術大學莫斯科國立鋼鐵合金學院科學家們提出了一種製造具有良好導熱性和機械特性的低成本輕量複合材料的通用方案。他們開發的複合材料，比同類材料導熱性能好很多倍，並可以通過簡單廉價的加工方法製備，有利於解決電子產品過熱的問題。

背景

人體正常體溫平均在36～37℃之間（腋窩）。一般來說，溫度高出這個範圍就是發燒。發燒說明我們的身體出了狀況，需要進行及時的治療。

同樣，電子產品也會出現「發燒」的問題，我們稱之為電子產品」過熱「。電子產品過熱，相信大家不會陌生，許多人都親身經歷過，特別是摸著發燙的手機和電腦時。

電子產品一旦過熱，就會出現卡頓、死機、自動重啟等現象。但是，我們只看到了外表現象。通常來說，電子產品過熱時，會因為溫度升高而容易發生性能退化，對於內部元件來說非常危險。過熱，常常會帶來電子產品卡頓，甚至會帶來藍屏（又叫做「藍屏死機」或者BSoD），甚至意外關機。

電腦和智能手機的處理器與視頻卡，對於溫度的升高最敏感，因為高溫會減少它們穩定運行的時間。儘管現代電子設備在達到臨界溫度時會自動關機，然而更普遍的情況是，由於溫度升高而導致處理器錯誤甚至晶元損壞。

（圖片來源：維基百科）

為了解決這一問題，我們前不久介紹過美國麻省理工學院團隊開發的一種聚合物導熱體，它既輕量又有柔性，傳導的熱量是大多數商用聚合物的10倍。

（圖片來源：Chelsea Turner/MIT）

創新

今天，再為大家介紹一個旨在解決電子產品過熱問題的研究案例。俄羅斯國立研究型技術大學莫斯科國立鋼鐵合金學院（NUST MISIS）的科學家們提出了一種製造具有良好導熱性和機械特性的低成本輕量複合材料的通用方案。他們開發出比同類材料導熱性能好很多倍的複合材料，甚至可以通過簡單廉價的加工方法製備。這項技術將有利於解決PCB過熱的問題。研究成果發表於《合金和化合物雜誌（Journal of Alloys and Compounds）》。

（圖片來源：NUST MISIS）

技術

NUST MISIS 功能納米系統與高溫材料系高級研究員、論文作者之一 Dmitry Muratov 評論道：「一種具有聚合物基礎，導熱性良好，且不導電的材料，有望比生產和加工周期中的常見相似材料更便宜，因此它變成了我們的目標。」

（圖片來源：NUST MISIS）

Muratov 稱，在印刷電路板或者小型電子產品的外殼中，這種複合材料非常適合取代加固的分層材料，因為這些地方都會產生顯著的熱量（例如，二極體燈）。

（圖片來源：NUST MISIS）

NUST MISIS 實現的這項技術表明，高密度聚乙烯可以作為聚合物基礎，六方氮化硼作為填料。研究團隊開發出一種加工模式的優化組合，確保填料達到期望的特性。

價值

Dmitry Muratov 表示：「最終，我們取得了積極的成果，上周演示的基於聚乙烯和氮化硼的複合材料的強度值為 24 MPa，它的導熱性至少比用於類似設備中的玻璃纖維高兩倍或者三倍。 」

Muratov 相信，材料將有效地取代現代電子產品中使用的玻璃纖維，因為它沒有相應的缺點：有毒的環氧樹脂成分，並且根本不可能高質量利用，更不用說回收利用。複合材料不僅散熱達到了期望的程度：約1W/m*K，而且也易於回收利用。

Muratov 補充說：「我們材料的經濟利益在於它的易用性，而玻璃纖維特別難於加工，因為它的聚合物部分是由反應性塑料（環氧樹脂）製成，它無法在固化之後再次使用。」

未來

目前，科學家們正與美國內布拉斯加大學林肯分校（University of Nebraska-Lincoln ）在二維材料合成以及特性研究方面展開積極合作。他們正在尋找一種大幅提升複合材料導熱性的方案，其中採用了經理論證明很有可能實現這一目標的材料。

關鍵字

電子、熱、聚合物

參考資料

【1】http://en.misis.ru/university/news/science/2018-04/5293/

【2】http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.11.234

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