研究人员开发出突破性的导热塑料 有助于防止先进电子设备过热

盖世汽车讯 任何把手机放在炎热车内的人都知道，电子设备过热时会关机。据外媒报道，东北大学（Northeastern University）的研究人员开发出一种新型轻质塑料陶瓷复合材料，它可以导热，并能更有效地冷却先进的电子设备。

图片来源： 东北大学

“对于电力电子设备和雷达天线等设备来说，热量管理是一个巨大的挑战，”东北大学定向组装颗粒和悬浮液（DAPS）实验室负责人兼该项目首席研究员Randall Erb教授说道。“当电子设备过热时，你要么降低它们的运行速度，要么关闭它们。这对于手机来说可能没问题，但对于雷达等关键系统来说就不行了。”

东北大学的研究人员与美国陆军研究实验室（U.S. Army Research Laboratory）合作，开发了一种将陶瓷、聚合物和添加剂结合在一起的材料，形成了一种可3D 打印的塑料复合材料。它具有独特的纳米级有序内部结构，热量可以轻松穿过。

用塑料来冷却听起来可能有点奇怪。“塑料通常导热性很差，”Erb实验室前博士生Daniel Braconnier说道。“添加陶瓷颗粒会有所改善，但塑料仍然会过度减缓热量的流动。”

这项突破性进展在于找到了一种精确组织材料的方法——从分子到打印部件。该团队利用3D打印技术，精心定位陶瓷颗粒，然后采用特殊的加热步骤在颗粒之间生长出微小的结晶聚合物桥。这种互联网络使热量能够高效传导，使这种材料的导热性甚至比不锈钢更高，同时重量却减轻了四倍。

“这些特性可以使许多系统的性能大幅提升，”Erb说道。虽然不锈钢等金属材料接触电子设备时会导致短路，但这种新材料是一种电绝缘体。它也不会阻挡射频信号，这意味着它不会干扰5G或雷达系统。

“这些新材料可以覆盖和保护电路，而不会造成电气短路，”Erb继续说道。“它们有助于将热量从先进的电信设备中带走，而不会阻挡其信号。”

随着电子产品体积越来越小、功率越来越大，在狭小空间内产生的热量也越来越多，这一进步尤为重要。

“业界不断追求在更小的封装中实现更高的功率，这意味着设备的温度会越来越高，”Braconnier说道。例如，他指出，iPhone处理器在高温环境下通常不会全速运行，以避免过热。

该团队还看到了手机以外的潜力。

“数据中心会产生大量热量，而业界目前尚无可持续的解决方案，”Erb说道。“我们的材料无法独自解决这个问题，但它可以通过与芯片和其他冷却系统提供更好的热界面来提供帮助。”

他们还在关注电动汽车，因为电池过热可能会引发危险的火灾。

Erb表示：“我们的材料可以用在电池单元周围，散热，有助于防止热失控事件。” 该团队目前正与美国陆军研究实验室合作，扩大该材料的生产规模。