Ученые из Токийского научного университета и Национального технологического института в Японии разработали тонкое покрытие, которое эффективно рассеивает тепло. Его можно использовать для защиты тонких устройств от перегрева.
За последние несколько десятилетий было разработано множество электронных устройств, которые становятся все тоньше и компактнее. Традиционные радиаторы, используемые для отвода тепла, занимают много места и уже не вмещаются в такие устройства. При этом по мере роста мощности устройств потребность в теплоотведении только возрастает.
В новом исследовании ученые представили композитную пленку, созданную из нановолокон целлюлозы с наполнением из углеродных волокон. В качестве основы исследователи выбрали волокна целлюлозы, извлеченные из мантии (одного из внутренних элементов) асцидии. Это хордовое обитает во многих морях.
Традиционное покрытие распределяет тепло во все стороны (сверху слева), что может приводить к перегреву соседних элементов. Новое волокно (сверху справа) распределяет тепло только в заданных направлениях, изолируя один источник от другого. Изображение: Kojiro Uetani et al., ACS Appl. Mater. Interfaces
Для синтеза материала исследователи подготовили водную суспензию из волокон обоих компонентов, а затем применили жидкое 3D-моделирование. В результате был получен нанокомпозит, состоящий из целлюлозной матрицы с одноосно ориентированными углеродными волокнами.
Ученые проверил теплопроводность пленок с помощью лазерной точечной термометрии с периодическим нагревом и излучением. Они обнаружили, что материал показал высокую анизотропию теплопроводности в плоскости 433% наряду с проводимостью 7,8 Вт/мК в выровненном направлении и 1,8 Вт/мК в ортогональном направлении плоскости. Кроме того, нанокомпозитная пленка могла охлаждать два близко расположенных источника псевдотепла без каких-либо тепловых помех.
