Инженеры из Северо-восточного университета разработали новый тип керамики, из которой можно делать тонкие и сложные формы, открывая новые обширные области применения в электронике.
В прошлом году авторы исследования экспериментировали с экспериментальными керамическими соединениями на основе бора для потенциального промышленного применения и, по-видимому, довели материал до предела.
«Мы обработали его паяльной лампой, и он неожиданно деформировался и выпал из крепежа, — признался Рэндалл Эрб, профессор машиностроения и промышленной инженерии в Северо-Восточном университете, — Мы посмотрели на образец на полу, думая, что это провал. А затем поняли, что он был совершенно цел. Просто он был другой формы. Мы попробовали еще несколько раз и поняли, что можем контролировать деформацию. Затем мы начали прессование материала и обнаружили, что это очень быстрый процесс».
Поведение материала противоречило общепринятому мнению о том, как формируется керамика и что она может выдержать. При экстремальных перепадах температуры эти материалы, скорее всего, растрескаются или разобьются, но команда буквально смогла применить паяльную лампу и сохранить их в целости и сохранности.
«Это уникально: термоформуемая керамика, судя по тому, что мы видели и читали, на самом деле не должна существовать», — заявил автор исследования Джейсон Байс.
Дальнейшее изучение материалов выявило лежащую в их основе микроструктуру, которая позволяет им быстро передавать тепло. Во время формования и термоформования, процесса, который обычно применяется к термопластичным полимерам и листовым металлам, команда обнаружила, что керамике можно придать сложную геометрию, сохраняя при этом хорошую механическую прочность и теплопроводность.
В том, что касается приложений в электронике, в его пользу также работает тот факт, что материал не переносит электроны и не создает помех радиочастотам (РЧ). В смартфонах и других устройствах для отвода тепла используется толстый слой алюминия. Но с его набором свойств и способностью иметь толщину менее миллиметра и соответствовать различным поверхностям, команда считает, что керамический материал служит более эффективным теплоотводом.
«Если вы поместите алюминиевый радиатор в радиочастотный компонент, вы фактически введете ряд антенн для взаимодействия с радиочастотным сигналом. Вместо этого мы можем поместить наш материал на основе нитрида бора внутри и вокруг радиочастотного компонента, и он будет практически невидим для радиочастотного сигнала», — предлагают авторы.
Ученые получили грант на продолжение разработки технологии и в настоящее время занимаются коммерциализацией через дочернюю компанию Фурье.
