Специалисты Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» создали композиты, которые проводят тепло в разы лучше аналогов и легко перерабатываются. Используя их в современной электронике, можно решить проблему перегрева печатной платы.
Каждый сталкивался с перегревом электроники в процессе работы, — гаджеты «виснут», а компьютеры выключаются. И это только видимая часть проблемы: при регулярном перегреве устройство просто деградирует, поскольку повышенная температура очень вредна для его компонентов. Зачастую перегрев оборачивается регулярными «зависаниями» гаджета, синим «экраном смерти» (Blue Screen of Death, BSoD) или неожиданным его выключением.
Наиболее чувствительными к повышению температуры «органами» компьютера или смартфона являются процессор и видеокарта. Высокая температура сокращает срок их стабильной работы. Хотя современные устройства автоматически выключаются при критической температуре, регулярное ее повышение приводит к ошибкам процессора и даже выходу чипа из строя.
Работа над созданием первого российского тонкопленочного солнечного элемента на основе перовскита. Элемент позволяет преобразовывать энергию солнечного излучения в электрическую с КПД выше 15%. Более легкие, гибкие и дешевые панели солнечных батарей на основе перовскитов будут использоваться для зарядки и электропитания различных устройств в спектре от планшетов до электросетей целых зданий.
Ученые НИТУ «МИСиС» взяли для полимерной основы полиэтилен высокой плотности, а материалом-наполнителем сделали гексагональный нитрид бора. Коллектив разработал оптимальное сочетание режимов обработки, чтобы добиться нужных свойств наполнителя.
«В итоге мы пришли к позитивным результатам: последняя работа демонстрирует прочность композита на основе полиэтилена и нитрида бора в размере 24 МПа, а его теплопроводность стала как минимум в два-три раза выше, чем у стеклотекстолита, использующегося в аналогичных устройствах», — отмечает Дмитрий Муратов.
По мнению ученого, материал сможет эффективно заменить стеклотекстолит (материал, в основе которого используется стеклоткань) в современной электронике, поскольку не имеет соответствующих недостатков.
Так, эксперты давно отмечают принципиальную невозможность качественной утилизации стеклотекстолита, не говоря уже о вторичной переработке. Композит же НИТУ «МИСиС» не только отводит тепло в нужной степени — около 1 Вт/М*К, — его очень легко перерабатывать.
«Экономическая выгода наших материалов обусловлена простотой их утилизации. В то время как стеклотекстолит переработать крайне сложно, поскольку его полимерная часть делается из реактопластов — эпоксидных смол, которые после отверждения повторно использовать нельзя,» — утверждает Муратов.
Результаты НИТУ «МИСиС» были представлены научному сообществу в рамках международной конференции «International Symposium on Metastable, Amorphousand Nanostructured Materials» (Испания).
Сейчас авторы активно развивают сотрудничество по линии синтеза двумерных материалов и изучения их свойств с Университетом Небраски-Линкольна (США). Они ищут способ резко повысить теплопроводность композитов за счет использования материалов, для которых теоретически были предсказаны более высокие показатели. Результаты исследования опубликованы в «Journal of Alloys and Compounds».
