美國開(kāi)發(fā)出新型熱界面材料 助LED散熱

　　聚合物材料通常都是熱絕緣體，但美國研究人員通過(guò)電聚合過(guò)程使聚合物纖維排成整齊陣列，形成一種新型熱界面材料，導熱性能在原有基礎上提高了20倍。新材料能夠在高達200℃的溫度下可靠操作，可用于散熱片中幫助服務(wù)器、汽車(chē)、高亮度LED(發(fā)光二極管)中的電子設備散熱。該研究成果提前發(fā)表在近日《自然·納米技術(shù)》雜志網(wǎng)絡(luò )版上。

　　隨著(zhù)電子設備功能越來(lái)越強、體型越來(lái)越小，散熱問(wèn)題也變得越來(lái)越復雜。工程師們一直在尋找更好的熱界面材料，來(lái)幫助電子設備有效散熱。非晶態(tài)聚合物材料是熱的不良導體，因為它們的無(wú)序狀態(tài)限制了熱傳導聲子的轉移。雖然可以通過(guò)在聚合物中創(chuàng )建整齊排列的晶體結構來(lái)改善其導熱性，但這些結構是由纖維拉伸工藝形成的，會(huì )導致材料易碎。

　　佐治亞理工學(xué)院?jiǎn)讨?middot;伍德拉夫機械工程學(xué)院助理教授巴拉圖德·克拉說(shuō)，新的熱界面材料是利用共軛聚合物聚噻吩制成的，其整齊的納米纖維陣列既有利于聲子的轉移，也避免了材料的脆性。新材料在室溫下的導熱率達到4.4瓦/米·開(kāi)爾文，并已在200℃溫度下進(jìn)行了80次熱循環(huán)測試，性能依舊穩定;相比之下，芯片和散熱片之間的熱界面常用的焊錫材料，在回流的高溫過(guò)程中工作時(shí)可能會(huì )變得不可靠。

　　納米纖維陣列結構是通過(guò)多個(gè)步驟制造而成的：研究人員先將含有單體的電解質(zhì)涂在一塊帶有微小孔隙的氧化鋁模板上，然后向模板施加電勢，每個(gè)孔隙中的電極會(huì )吸引單體，開(kāi)始形成中空納米纖維。纖維的長(cháng)度和壁厚通過(guò)施加的電流量和時(shí)間來(lái)控制，纖維的直徑則由孔隙的大小決定，從18納米至300納米不等。傳統熱界面材料的厚度約為50微米至75微米，而這種方式獲得的新材料厚度可薄至3微米。

　　克拉表示，該技術(shù)仍需進(jìn)一步改進(jìn)，但他相信將來(lái)可以擴大生產(chǎn)和商業(yè)化。“類(lèi)似這樣可靠性高的材料對于解決散熱問(wèn)題來(lái)說(shuō)很有吸引力。這種材料可能最終改變我們設計電子系統的方式。”