Supersolder wykazuje niezrównane właściwości termiczne

#11 Zagrajmy w : Wolfenstein. (Lipiec 2019).

Anonim

W elektronice lutowie służy do łączenia dwóch części. Jako most, jedną z jego najważniejszych funkcji jest przesyłanie ciepła z krytycznych elementów elektronicznych i do radiatora, który wykorzystuje powietrze lub wodę do bezpiecznego odprowadzania ciepła. Postęp technologiczny umożliwia tworzenie mniejszych i bardziej wydajnych komputerów i urządzeń elektronicznych, a przy temperaturach przekraczających 100 ° C w systemach komputerowych ta funkcja rozpraszania ciepła stała się ważniejsza niż kiedykolwiek wcześniej.

Jednak konwencjonalne lutowie osiągają granicę swojej zdolności do skutecznego przewodzenia ciepła przez długi okres użytkowania, co powoduje, że rozpraszanie ciepła jest czynnikiem ograniczającym dalszy rozwój komputerów i urządzeń elektronicznych. Jeśli te dziedziny mają pójść dalej, to kluczowe ograniczenie będzie musiało zostać przezwyciężone.

Wpisz "supersolder".

Produkt 2013 DARPA Young Faculty Award, supersolder jest materiałem interfejsu termicznego (TIM) opracowanym przez Sheng Shen, profesora inżynierii mechanicznej w Carnegie Mellon, we współpracy z naukowcami z National Renewable Energy Laboratory. Czteroletnia praca zaowocowała stworzeniem materiału, który może pełnić taką samą rolę jak konwencjonalne lutowie, ale z dwukrotnie większą przewodnością cieplną niż obecnie stosowane najnowocześniejsze TIM-y.

Sekretem przełomu Shen'a są matryce z nanoprzewodami z miedzi i cyny.

"Nanodruty są wyhodowane z szablonu, jak forma, z użyciem małych porów" - mówi Shen. "To technologia chipowa wykorzystująca galwanizację, wyhodowana jedna warstwa na raz, jak na przykład, jak powlekasz przewód elektryczny zanurzając go w elektrolicie."

Powstały układ wykazuje niezwykłe właściwości termiczne, niespotykane przez jakiekolwiek obecne materiały lutownicze. Jednak to nie tylko jego przewodność cieplna sprawia, że ​​supersolder jest wyjątkowy.

Supersolder wykazuje również nadzwyczajną podatność lub elastyczność na równi z gumą lub innymi polimerami. Jest to ważne, ponieważ części, które łączy lut, rozszerzają się i kurczą podczas ogrzewania, często w różnych proporcjach między dwiema częściami o różnym składzie. Zmniejszająca się podatność jest często spadkiem konwencjonalnych stopów lutowniczych, ponieważ stają się kruche wskutek wielokrotnego użytkowania, pogarszając ich zdolność do przewodzenia ciepła w czasie. Według Shen, zgodność supersoldera jest wyższa od tych materiałów o dwa do trzech rzędów wielkości.

Eksperyment przeprowadzony przez jego zespół odpowiadał zespołowi supersolderów przeciwko konwencjonalnemu zespołowi lutowniczemu z cyny. Podczas gdy konwencjonalny lut zaczął tracić przewodność cieplną po mniej niż 300 godzinach jazdy na rowerze, supersolder kontynuował działanie w szczytowym przewodnictwie cieplnym po ponad 600 godzinach. W rzeczywistości działał tak dobrze, że jego dokładne granice wciąż nie są znane.

"Wiemy, że może dalej działać" - mówi Shen. "Jedynym powodem, dla którego zakończyliśmy eksperyment, było to, że musieliśmy opublikować gazetę!"

Podczas gdy górne granice możliwości supersoldera są wciąż badane, możliwe jest, że potencjalne przyszłe zastosowania będą widoczne. Supersolder może zastąpić konwencjonalny lut w układach elektronicznych, począwszy od mikro- i przenośnej elektroniki po centra danych wielkości magazynowej, redukując temperaturę, aby umożliwić znaczną poprawę gęstości mocy i niezawodności. Wszystko, co konwencjonalny lut może zrobić, supersolder może zrobić lepiej - prawie.

Podczas gdy Shen jest bardzo zadowolony z wyników supersoldera, jego praca nie jest jeszcze ukończona; wciąż widzi pole do poprawy. Materiał przewodzi prąd elektryczny: cecha niepożądana w niektórych zastosowaniach. Dlatego jego kolejnym celem jest stworzenie wersji supersoldera, który zachowa swoją przewodność cieplną, jednocześnie działając jako izolator elektryczny.

Po czterech latach pracy niewiele może powstrzymać go od doskonalenia jego materiału.

"Pomysł jest bardzo prosty: masz wyzwanie i próbujesz, dopóki nie zadziałasz".

menu
menu