3D纳米复合材料可促进电子产品的散热

Skoltech的科学家开发了一种自组装3D纳米复合材料，具有出色的面内和面外导热性、高电阻率和良好的疏水性，在包装和电子产品的热管理应用中具有广泛的潜在用途。该研究描述了可扩展的制造和复合材料特性，发表在Polymers上。

过去几十年见证了电子技术的进步，伴随着高度集成、轻便和便携的设备的发展。然而，随着设备变得越来越小，容纳内部工作组件的空间也越来越小。这造成了设备散热不当的问题，因为传统的散热器材料体积庞大且无法集成到其中。目前，几种基板材料可以作为薄膜的热扩散器，但大多数在面内方向上各向同性地扩散热量。这可能会对设备的相邻组件产生热干扰。

Skoltech的研究人员通过开发3D聚乙烯醇(PVA)对齐的氮化硼(BN)气凝胶框架纳米复合材料找到了解决此问题的方法。该复合材料表现出优异的导热性、稳定性和润湿性，这与电子产品的热管理极为相关。

“有必要对齐聚合物基体内部的填充材料，以便在电子设备中快速散热，以便在分离的基于BN填料的PVA热通道中有效传输声子。这种取向需要聚合物的桥接和结构化效果在纳米级具有高度定向的BN，”Skoltech博士MohammadOwais说。学生。

“我们知道3D结构在提高热管理能力方面非常出色，这促使我们转向使用气凝胶——一种3D网络材料，具有低密度、高导热性、重量轻、表面化学变化多变，这意味着它是理想的形成3D骨架作为我们复合系统的框架。”

Owais解释说，除了优化的热性能外，纳米复合材料的其他主要优点是高电阻率和良好的疏水性。“当带有集成电路的电子主板容易发生短路和故障时，良好的润湿性和电绝缘性是复合材料的重要参数。我们需要在IC遇水时具有良好疏水性的热界面材料，使其具有水弹性。”

总体而言，研究人员认为这些发现可以作为设计具有新型散热模式的3D和2D复合材料的框架。“我们可能会尽快申请专利，因为我们已经制造的原型薄膜(压缩后的气凝胶)具有强大的结构和极大的灵活性，”Owais说。