MIT突破性聚合物防过热,让手机笔记本更安全
您已知塑料是完美绝热体——能有效锁住热量。这属性在咖啡杯套等物品极有用,但用于手机笔记本塑料外壳等电子设备时,它们锁住热量让设备更热。
现在MIT工程师开发技术将塑料绝热体变为热导体,即新材料耗散热而非绝热。新聚合物柔性、轻量,导热性比传统聚合物高10倍。
新材料将使开发太阳能电池、可穿戴生物传感器和柔性显示器等电子设备更容易。不同于传统聚合物热绝缘和电绝缘,它热传导高效消除热量。
MIT工程师相信此材料也可用于复杂热管理应用,包括有机电子、光电子和自冷替代方案。
如何制造?
传统聚合物
聚合物是由若干重复亚单位(单体首尾相连)组成的大分子。迄今,开发聚合物受限于强分子间相互作用(聚合物链间传递光子)或强分子内相互作用(沿聚合物链传递光子)。
现在工程师尝试同时实现两种相互作用。他们想出技术允许热量在聚合物链间和链内传递。开发出共轭聚合物,称为聚噻吩或聚(3-己基噻吩),具有高导热性。
通过自下而上氧化化学气相沉积制造,利用聚合物链间强π-π堆叠非共价相互作用和延伸链上强C=C共价键。
反应形成刚性聚合物链,而非传统聚合物扭曲链。他们创建大规模原型,每个2cm²。
测试与结果
为测试原型导热性,工程师用时域热反射技术。材料暴露于激光束加热表面。然后通过测量热量延伸至材料其他部分时的反射率分析温降。
温降显示热量传播其他部分速度,进而计算材料导热系数。
发现原型均匀,以2瓦/米·开尔文速率导热,比传统聚合物高10倍。因聚合物近似各向同性,各向同速率导热,提升材料散热能力。
氧化化学气相沉积工艺和材料无损性质使热导薄膜可在多种基板形成高质量薄膜,显示其通用性和无数适用性。
材料可直接涂覆硅晶圆和各种电子仪器。工程师计划进一步研究,使其兼容印刷电路板薄膜和电池外壳等其他产品。
工业技术