Supersolder kaže neprimerljive toplotne lastnosti

Baki (2018)「AMV」- Soldier (Junij 2019).

Anonim

V elektroniki se spajka uporablja za povezavo dveh delov skupaj. Kot most je ena od njegovih najpomembnejših funkcij prenos toplote iz kritičnih elektronskih komponent in proti hladilniku, ki uporablja zrak ali vodo za varno odvajanje toplote. Ker tehnološki napredki omogočajo nastanek manjših in močnejših računalnikov in elektronike - in temperature v računalniških čipih dosegajo višjo od 100 ° C - ta funkcija disipacije toplote postane bolj pomembna kot kdaj koli prej.

Vendar pa konvencionalni spoji dosežejo mejo svoje sposobnosti, da učinkovito izvajajo toploto v daljšem življenjskem obdobju, zaradi česar je odvajanje toplote omejevalni dejavnik za nadaljnje računalništvo in razvoj elektronike. Če bodo ta področja še naprej napredovala, bo treba to ključno ozko grlo odpraviti.

Vnesite "nadrejeni".

Produkt nagrade DARPA Young Fellowship 2013, nadrejeni je toplotni vmesni material (TIM), ki ga je razvil prof. Dr. Sheng Shen, izredni profesor strojarstva na Carnegie Mellon, v sodelovanju z raziskovalci iz Nacionalnega laboratorija za obnovljivo energijo. Štiri leta dela so privedli do ustvarjanja gradiva, ki lahko izpolni isto vlogo kot konvencionalni spajkalci, vendar z dvakratno toplotno prevodnostjo trenutnih najsodobnejših TIM-ov.

Skrivnost za Shenovim prebojom je bakreno-kositeren nanovirni niz.

"Nanožice so vzgojene iz šablone, kot kalup, z uporabo majhnih pore", pravi Shen. "To je tehnologija čipov, ki uporablja elektroplagiranje, goji eno plast naenkrat, na primer, kako plaščite električni kabel tako, da ga potapljate v elektrolit."

Nastala matrika kaže izjemne termične lastnosti, ki jih ni mogoče primerjati z nobenim trenutnim materialom za spajkanje. Vendar pa ni samo njegova toplotna prevodnost, zaradi katere je nadrejeni edinstven.

Supersolder prav tako izkazuje izredno skladnost ali elastičnost na enaki ravni kot guma ali drugi polimeri. To je pomembno, saj deli, ki jih spajka povezuje, širijo in sklenejo pri segrevanju, pogosto z različnimi stopnjami med dvema deloma različne sestave. Zmanjševanje skladnosti je pogosto propad konvencionalnih vojakov, saj rastejo krhko zaradi ponavljajoče se uporabe, kar ponižuje njihovo sposobnost, da sčasoma vodijo toploto. Po mnenju Shena je spoštovanje nadrejene večje od teh materialov za dva do tri reda.

Eksperiment, ki ga je njegova ekipa izvedla, se je ujemala z nadomestnim sklopom proti običajnemu spajkalnemu sestavu kositra. Medtem ko je konvencionalna spajka pri toplotni prevodnosti začela upadati po manj kot 300 urah kolesarjenja, je supersolder nadaljeval s toplotno prevodnostjo po več kot 600 urah. Dejansko je tako dobro deloval, da njene natančne meje še niso znane.

"Vemo, da lahko nadaljuje, " pravi Shen. "Edini razlog, zakaj smo končali poskus, je bil, ker smo morali objaviti papir!"

Medtem ko se zgornje meje zmogljivosti nadrejenega še vedno raziskujejo, je verjetno, da bodo morebitne prihodnje prijave vidne. Nadomestnik bi lahko nadomestil običajno spajkanje v elektronskih sistemih, od mikro- in prenosne elektronike do podatkovnih centrov velikih skladišč, kar zmanjšuje temperature, kar omogoča znatno izboljšanje gostote moči in zanesljivosti. Vse, kar običajno spajkanje lahko naredi, lahko nadrejeni boljši - skoraj.

Čeprav je Shen zelo zadovoljen z rezultati nadrejenega, njegovo delo še ni končano; še vedno vidi prostor za izboljšave. Material je električno prevoden: atribut, ki je v določenih aplikacijah nezaželen. Zato je njegov naslednji cilj ustvariti različico nadmorske višine, ki lahko ohrani svojo toplotno prevodnost, medtem ko deluje kot električni izolator.

Po štirih letih dela je malo, kar bi ga lahko odvrnilo od izpopolnjevanja njegovega gradiva.

"Ideja je zelo preprosta: imaš izziv, in še naprej se trudiš, dokler ne delaš."

menu
menu