Het thermisch beheer van elektronische apparaten is eenvoudiger en iets beter gemaakt

Dr. Cheol-Woo Ahn, die leiding geeft aan een onderzoeksteam bij de afdeling Functionele Keramiek binnen de afdeling Keramische Materialen van het Korea Institute of Materials Science (KIMS), heeft ’s werelds eerste materiaal voor warmteafvoer ontwikkeld. Dit materiaal vermindert de hydrofiliciteit door een chemische reactie die een nanokristallijne composietlaag vormt en de thermische geleidbaarheid verhoogt door puntdefecten te beheersen. Dit proces vindt plaats tijdens een eenvoudig sinterproces waarvoor geen oppervlaktebehandeling vereist is.

Het onderzoek is gepubliceerd in het journaal Kleine methoden.

Conventionele aluminiumoxidevulstof, die veel wordt gebruikt voor warmteafvoer, heeft beperkingen bij het verbeteren van de thermische geleidbaarheid. Daarom is er potentieel bij het gebruik van magnesiumoxide, dat lage grondstofkosten en uitstekende thermische geleidbaarheid en weerstand biedt. De hoge sintertemperatuur van magnesia van 1.800°C en de hygroscopische aard ervan, die reageert met vocht in de lucht, hebben echter het gebruik ervan als thermische vulstof beperkt.

Het onderzoeksteam gebruikte additieven om tijdens het sinterproces een dunne nanokristallijne composietlaag te creëren, waardoor een beschermende laag ontstond die reageert met vocht. Ze slaagden erin de thermische geleidbaarheid te vergroten door defecten onder controle te houden via lagere sintertemperaturen. Deze doorbraak wordt gezien als het overwinnen van de beperkingen van bestaande magnesiumoxidematerialen en het openen van nieuwe mogelijkheden voor materialen voor thermisch beheer in de volgende generatie industrieën.

Door de vooruitgang in de hightechindustrieën hebben de miniaturisering en multifunctionaliteit van elektronische componenten de afgelopen jaren aanzienlijke uitdagingen voor het thermisch beheer met zich meegebracht. Dit is vooral duidelijk zichtbaar in de batterijen met hoge capaciteit van elektrische voertuigen en de toegenomen integratie van elektronische componenten, waardoor materialen voor warmteafvoer met een hoge thermische geleidbaarheid nodig zijn om de stijgende warmtedichtheid te beheersen.

Op basis van de verkoopprognoses voor elektrische voertuigen wordt verwacht dat de markt voor warmtedissipatiematerialen die worden gebruikt in de thermische interfacematerialen van elektrische voertuigen in 2025 ongeveer 9,7 biljoen won zal bereiken. De resultaten van dit onderzoek zijn veelbelovend bij het aanpakken van problemen met vochtreacties en de hoge mate van sintering. temperaturen geassocieerd met bestaande goedkope warmtedissipatiematerialen.

Dr. Cheol-Woo Ahn, de senior onderzoeker, verklaarde: “We konden het probleem van de vochtreactie, dat vermenging met polymeren veroorzaakt, op een eenvoudige manier aanpakken door middel van additieven in het productieproces van oxide-keramische vulstoffen. We hebben oxidevulstoffen ontwikkeld met hoge thermische geleidbaarheid door het beheersen van defecten. We verwachten dat het ontwikkelde goedkope, hoogwaardige magnesiumoxide-warmtedissipatievulmiddel de markt voor warmtedissipatie-keramische materialen zal domineren.”