汽車電子穩(wěn)定工作溫度最高可以達(dá)到200攝氏度,而該全新聚合物納米纖維導(dǎo)熱材料在200攝氏度溫度下導(dǎo)熱性能同樣通過了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。由于汽車電子芯片與散熱片是采用焊錫焊接的,而200攝氏度的溫度已經(jīng)達(dá)到了焊錫的回流溫度,因此在200攝氏度時(shí)如果不能實(shí)現(xiàn)良好的散熱效果,那么系統(tǒng)中的電子器件可靠性將大大降低。
Baratunde Cola還表示:“普通聚合物一般在低溫時(shí)便已經(jīng)開始產(chǎn)生降解作用,所以其通常不會(huì)被考慮設(shè)計(jì)到該類應(yīng)用中。但是事實(shí)上,此共軛聚合物納米纖維導(dǎo)熱材料已經(jīng)成功應(yīng)用到了太陽(yáng)能電池和其他電子設(shè)備中,另外還可用于熱導(dǎo)材料等。正是因?yàn)榇斯曹椌酆衔锛{米纖維導(dǎo)熱材料比傳統(tǒng)聚合物分子鍵連接更強(qiáng),所以其熱穩(wěn)定性才得到了大幅的提升,以上應(yīng)用就是充分利用其具有較高的熱穩(wěn)定性等特性。”
該全新聚合物納米纖維導(dǎo)熱材料的晶體結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)過程是一個(gè)多步驟過程。該過程首先需要一塊表面覆滿小孔的氧化鋁電極,而且還需要包含有單體有機(jī)前質(zhì)(所謂有機(jī)前質(zhì)就是原水中的腐植質(zhì)和一些具有乙;鶊F(tuán)的低分子量有機(jī)物)的電解質(zhì)。在兩電極之間添加電勢(shì)后,兩電極上小孔位置處開始吸引單體有機(jī)前質(zhì)從而形成中空的納米纖維。電解回路中電流的大小和控制生長(zhǎng)的時(shí)間決定了納米纖維的長(zhǎng)度以及壁厚,而電極上小孔的大小則決定了納米纖維的直徑。根據(jù)電極上小孔直徑的大小可以得到直徑為18-300納米直徑的納米纖維。
在形成單體有機(jī)前質(zhì)分子鍵后,納米纖維的形成過程與電聚合過程是交叉同步進(jìn)行的,在得到預(yù)定的材料后電極即被移除掉。至此得到的物質(zhì)結(jié)構(gòu)就可以通過水或者其他溶液利用毛細(xì)作用或范德華力將其展開并粘附到電子設(shè)備上。
Baratunde Cola還表示:“通過電化學(xué)聚合處理方法,我們可以使聚合物分子鍵規(guī)整化。而兩電極又可以保證聚合物分子鍵避免出現(xiàn)晶體化重組而使材料始終保持非晶體狀態(tài)。如果以晶體的定義來(lái)看,此全新聚合物納米纖維導(dǎo)熱材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)組織屬于非晶體狀態(tài),但是其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有序化程度又比真正的非晶體高很多,在我們的實(shí)驗(yàn)樣品中,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有序化達(dá)到了40%!
雖然該全新聚合物納米纖維導(dǎo)熱材料新技術(shù)目前理論上還不能完全為人所理解且仍然需要進(jìn)一步的研究發(fā)展,但是Baratunde Cola堅(jiān)信在未來(lái)該新技術(shù)將得到大范圍的應(yīng)用并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化發(fā)展。該全新聚合物納米纖維導(dǎo)熱材料的應(yīng)用將使可靠性導(dǎo)熱材料的厚度達(dá)到3微米,而之前常規(guī)的導(dǎo)熱材料厚度達(dá)到了50-75微米。
隨著目前電子期間的體積越來(lái)越小,功率越來(lái)越大,其散熱問題也越來(lái)越突出。工程師們一直致力于尋找一種具有高效導(dǎo)熱效率的新材料。為提高材料的導(dǎo)熱效率可以通過提到材料導(dǎo)熱率和提高接觸面積來(lái)解決。Baratunde Cola研發(fā)團(tuán)隊(duì)就采用了提高接觸面積的方法,其研究發(fā)現(xiàn)在許多導(dǎo)熱效果很好的材料中只有不到1%的導(dǎo)熱材料用到了接觸導(dǎo)熱,Baratunde Cola由此看到了巨大的可能,因此其決定重點(diǎn)研究提高導(dǎo)熱材料接觸面積的方法。
對(duì)此,Baratunde Cola是這樣表示的:“由于提高材料自身特性較為復(fù)雜,因此我決定放棄提高材料自身的導(dǎo)熱率,從而決定研究開發(fā)一種能夠切實(shí)提高導(dǎo)熱接觸面積的材料!
Baratunde Cola表示自己是在閱讀了一篇介紹“壁虎腳”(gecko foot)應(yīng)用的文章后,發(fā)現(xiàn)這種名為“壁虎腳”的材料可以達(dá)到大約80%的接觸面積。因此,其決定開始著力研究能夠提高導(dǎo)熱接觸面積的新材料。
該全新聚合物納米纖維導(dǎo)熱材料試驗(yàn)樣品在200攝氏度的高溫中進(jìn)行了80次的熱循環(huán)測(cè)試,在測(cè)試過程中其導(dǎo)熱性能并未出現(xiàn)任何的明顯變化。雖然該新材料工作原理機(jī)制需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)測(cè)試,但是Baratunde Cola相信通過吸附得到的聚合物材料強(qiáng)度要比通過粘合得到的聚合物材料強(qiáng)度強(qiáng)很多。
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