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Jan 10, 2024

Le “autostrade del calore” dei nanodiamanti per mantenere l’elettronica al fresco

Di American Chemical Society, 13 giugno 2023 I ricercatori hanno sviluppato un nuovo film nanocomposito utilizzando un metodo di elettrofilatura che potrebbe potenzialmente risolvere il problema della generazione di calore in materiali compatti,

Di American Chemical Society, 13 giugno 2023

I ricercatori hanno sviluppato una nuova pellicola nanocomposita utilizzando un metodo di elettrofilatura che potrebbe potenzialmente risolvere il problema della generazione di calore nei componenti elettronici compatti e potenti. Il calore, che può causare una lavorazione più lenta e arresti improvvisi, viene effettivamente dissipato dalla pellicola, quattro volte più efficientemente rispetto a materiali simili. (Il concetto artistico di “autostrade del calore” per l’elettronica.)

Un gruppo di ricerca ha sviluppato una pellicola nanocomposita che dissipa il calore quattro volte più efficacemente rispetto ai materiali esistenti, offrendo una potenziale soluzione per il surriscaldamento dei componenti elettronici compatti. Ciò è stato ottenuto attraverso un metodo di elettrofilatura coassiale a due soluzioni, creando un’“autostrada” di distribuzione del calore utilizzando alcol polivinilico e materiale nanodiamante termicamente conduttivo.

Man mano che i dispositivi elettronici intelligenti diventano più piccoli e più potenti, possono generare molto calore, con conseguenti tempi di elaborazione più lenti e spegnimenti improvvisi. Ora, in ACS Applied Nano Materials, i ricercatori utilizzano un approccio di elettrofilatura per produrre un nuovo film nanocomposito. Nei test, la pellicola ha dissipato il calore quattro volte più efficientemente rispetto a materiali simili, dimostrando che un giorno potrebbe essere utilizzata per mantenere freddi i componenti elettronici.

L’elettronica più piccola e intelligente ha rivoluzionato molti aspetti della vita, dalla comunicazione alla medicina. Ma la riduzione delle dimensioni fa sì che questi dispositivi concentrino il calore in aree più piccole, il che può causare un rallentamento della velocità di elaborazione e persino forzare lo spegnimento completo dei dispositivi in ​​modo imprevisto per evitare danni.

Per dissipare questo calore, i ricercatori si stanno rivolgendo a materiali nanocompositi che contengono un polimero flessibile e un riempitivo termicamente conduttivo. Un modo semplice per realizzare nanocompositi è l’elettrofilatura, in cui una soluzione di polimero e riempitivo viene espulsa da una siringa attraverso un ugello caricato elettricamente, formando fibre che si accumulano in una pellicola sottile. Sebbene sia semplice, l'elettrofilatura da un'unica soluzione, o elettrofilatura uniassiale, rende difficile il controllo delle proprietà del materiale. Quindi, Jinhong Yu, Sharorong Lu e colleghi hanno utilizzato una tecnica a due soluzioni, chiamata elettrofilatura coassiale, per controllare meglio il design della fibra e migliorare la dissipazione del calore di un nuovo nanocomposito.

I ricercatori hanno realizzato una soluzione con il polimero selezionato, l’alcol polivinilico, e una soluzione separata con il riempitivo termicamente conduttivo, un materiale nanodiamante, per produrre il nuovo nanocomposito. Montando una siringa di ciascuna soluzione su un ugello che combinava i due, i ricercatori hanno realizzato fibre con un nucleo di alcol polivinilico e rivestimento di nanodiamanti, anziché con una distribuzione casuale dei due componenti. I ricercatori affermano che le fibre rivestite agiscono come una “autostrada” per dirigere il calore, come il traffico, lungo e attraverso le fibre attraverso la pellicola. Nei test, i nuovi materiali dissipavano il calore meglio di quelli realizzati con l’ugello tradizionale ed erano quattro volte più conduttivi dal punto di vista termico rispetto ai nanocompositi precedentemente riportati. I ricercatori affermano che queste pellicole potrebbero un giorno essere utilizzate per far sì che i piccoli dispositivi elettronici lavorino intensamente rimanendo al fresco.

Riferimento: "Conduttività termica migliorata di nanofogli di nanodiamanti/film compositi di nanofibre polimeriche mediante elettrospinning uniassiale e coassiale: implicazioni per la gestione termica dei nanodispositivi" di Zhouqiao Wei, Ping Gong, Xiangdong Kong, Maohua Li, Jingzhen Cheng, Hua Zhou, Dacheng Li, Youming Ye, Xiang Lu, Jinhong Yu e Shaorong Lu, 17 maggio 2023, ACS Applied Nano Materials.DOI: 10.1021/acsanm.3c00591

Gli autori riconoscono il finanziamento del Laboratorio chiave di nuova tecnologia di lavorazione per metalli e materiali non ferrosi e del Laboratorio chiave del Ministero dell'Istruzione/Guangxi di materiali e dispositivi ottici ed elettronici.