‘Hittesnelwegen’ zouden elektronica koel kunnen houden

Naarmate slimme elektronische apparaten kleiner en krachtiger worden, kunnen ze veel warmte genereren, wat leidt tot tragere verwerkingstijden en plotselinge uitval. Nu, zoals gemeld in ACS toegepaste nanomaterialenhebben onderzoekers een elektrospinmethode gebruikt om een ​​nieuwe nanocomposietfilm te produceren. In tests voerde de film warmte vier keer efficiënter af dan vergelijkbare materialen, wat aantoont dat het ooit zou kunnen worden gebruikt om elektronica koel te houden.

Kleinere en slimmere elektronica heeft een revolutie teweeggebracht in vele aspecten van het leven, van communicatie tot geneeskunde. Maar door de kleinere afmetingen concentreren deze apparaten de warmte in kleinere gebieden, wat achterblijvende rekensnelheden kan veroorzaken en zelfs apparaten kan dwingen om onverwachts volledig uit te schakelen om schade te voorkomen.

Om deze warmte af te voeren, wenden onderzoekers zich tot nanocomposietmaterialen die een flexibel polymeer en een thermisch geleidende vulstof bevatten. Een eenvoudige manier om nanocomposieten te maken is door middel van elektrospinnen, waarbij een oplossing van polymeer en vulmiddel door een elektrisch geladen mondstuk uit een spuit wordt gespoten, waardoor vezels worden gevormd die zich ophopen tot een dunne film. Hoewel het eenvoudig is, maakt elektrospinnen vanuit een enkele oplossing, of uniaxiaal elektrospinnen, het moeilijk om de eigenschappen van het materiaal te beheersen. Dus, Jinhong Yu, Sharorong Lu en collega’s gebruikten een techniek met twee oplossingen, coaxiale elektrospinning genaamd, om het vezelontwerp beter te beheersen en de warmteafvoer van een nieuwe nanocomposiet te verbeteren.

De onderzoekers maakten één oplossing met hun geselecteerde polymeer, polyvinylalcohol, en een aparte oplossing met de thermisch geleidende vulstof, een nanodiamantmateriaal, om het nieuwe nanocomposiet te produceren. Door een injectiespuit van elke oplossing op een mondstuk te plaatsen dat de twee combineerde, maakten de onderzoekers vezels met een kern van polyvinylalcohol en een coating van nanodiamant, in plaats van een willekeurige verdeling van de twee componenten.

Het team zegt dat de gecoate vezels fungeren als een “snelweg” om warmte, zoals verkeer, langs en over de vezels door de hele film te leiden. Bij tests voerden de nieuwe materialen de warmte beter af dan die gemaakt met het traditionele mondstuk en waren ze vier keer zo thermisch geleidend als eerder gerapporteerde nanocomposieten. Volgens de onderzoekers zouden deze films op een dag kunnen worden gebruikt om kleine elektronica hard te laten werken en toch koel te houden.