По мере того, как электроника становится все меньше и тоньше, все более ярко проявляется проблема эффективного и равномерного отвода тепла внутри очень маленького пространства.
Таким образом, существует потребность в тонких и гибких теплоотводящих материалах, которые можно использовать в тонкопленочных устройствах для эффективного рассеивания тепла.
В настоящее время некоторые материалы могут выступать в качестве рассеивателей тепла в виде тонких пленок, но большинство из них равномерно рассеивают тепло в плоскостном направлении. Это, в свою очередь, может создать тепловые помехи соседним компонентам устройства.
Для подложки, на которой с высокой плотностью установлено несколько устройств, необходимо контролировать направление распределения тепла и найти эффективный путь отвода тепла, обеспечивая при этом теплоизоляцию между устройствами.
Ученые Токийского научного университета, а, ранее,Институт научных и промышленных исследований ( Осака) сообщили о недавно разработанной нанокомпозитной пленке, изготовленной из нановолокон целлюлозы и наполнителей из углеродных волокон, которая продемонстрировала превосходную анизотропную теплопроводность в плоскости
Углеродные волокна могут обеспечивать анизотропию в плоскости двумерных материалов из-за их структурной анизотропии
Нановолокна целлюлозы, извлеченные из мантии асцидий ( на фото), обладают более высокой теплопроводностью (около 2,5 Вт / мК), чем обычные полимеры, что делает их пригодными для использования в качестве теплорассеивающего материала
Что интересно- совмещение этих двух материалов обусловлено наблюдением способности писать карандашом на бумаге = целлюлоза имеет высокое сродство к углеродным материалам и легко сочетается с наполнителями УВ
Например, гидрофобное углеродное волокно само по себе не может диспергироваться в воде, но в присутствии углеродных нановолокон легко диспергируется в воде. Соответственно, команда выбрала в качестве матрицы нановолокна целлюлозы, полученные из асцидий.
Для синтеза материала команда подготовила водную суспензию углеродного волокна и нановолокон целлюлозы, а затем применила метод, называемый жидким 3D-моделированием.
В результате был получен нанокомпозит, состоящий из целлюлозной матрицы с одноосно ориентированными углеродными волокнами
Чтобы проверить теплопроводность пленок, команда использовала метод лазерной точечной термометрии с периодическим нагревом и излучением
Полученный материал в 7 раз лучше проводит тепло по осям х и у, чем по оси z.
На пленку были установлены 2 источника тепла, которые работали и тепло от них отводилось без помех.
Вообще результаты этой работы перекликаются с работами ребят из Boston Materials, пост о которых расположен выше.
Помимо превосходных термических свойств, еще одним важным преимуществом пленок из углеродного волокна и нановолокон целлюлозы является возможность их вторичной переработки.
Исследователи смогли извлечь углеродные волокна путем сжигания целлюлозной матрицы, что позволило использовать ее повторно.
В целом, эти результаты могут не только служить основой для разработки 2D-пленок с новыми схемами рассеивания тепла, но и способствовать устойчивости процесса.
