Neue Methoden zur Wärmeableitung in der Elektronik
Es ist kein Geheimnis, dass derzeit etwa die Hälfte der von den Servern verbrauchten Energie für deren Kühlung aufgewendet wird. Daher ist die Suche nach effektiven Kühlsystemen ein dringendes Problem.Forscher der Chalmers University of Technology (Göteborg, Schweden) haben eine Methode zur effizienten Kühlung von Elektronik mithilfe von Graphenfolien entwickelt. Es stellte sich heraus, dass es die Wärme viermal besser leitet als Kupfer und sich leicht an elektronischen Bauteilen aus Silizium anbringen lässt. Mehrere Atomschichten sind jedoch nicht in der Lage, eine große Wärmemenge abzuführen. Mit zunehmender Anzahl von Schichten steigt auch das Risiko, den Film von der Basis abzureißen. Dieses Problem konnte durch Zugabe von APTES-Silan zum Graphenfilm (eine Substanz, die traditionell zur Verbesserung der Haftung von Bitumen an Schotter in Asphalt verwendet wird) gelöst werden. Unter Erwärmung und Hydrolyse verbessert es nicht nur die Haftung, sondern verdoppelt auch die Wärmeleitfähigkeit des Graphenfilms in der Ebene: bis zu 1600 W / mK bei einer Filmdicke von 20 μm.Auf einem anderen Kontinent haben die Mitarbeiter der Rice University (Houston, Texas), Ruzhbe Shahsavari und Navid Sakhavand, die erste theoretische Analyse der Möglichkeit abgeschlossen, dreidimensionales Bornitrid als kundenspezifisches Material zur Wärmeabfuhr von elektronischen Geräten zu verwenden.In zweidimensionaler Form sieht hexagonales Bornitrid (oder weißes Graphen) genauso aus wie eine Monoschicht aus Kohlenstoffatomen. Aber h-BN ist kein Leiter, sondern ein natürlicher Isolator. Die Simulationen zeigten, dass 3D-Strukturen aus h-BN-Ebenen, die durch Bornitrid-Nanoröhren verbunden sind, Phononen in alle Richtungen übertragen können, sowohl parallel als auch senkrecht zur Ebene. In diesem Fall ist die Wärmeverteilung umso langsamer, je mehr Nanoröhren oder je kürzer sie sind, und lange Röhren beschleunigen die Wärmeübertragung.Diese Art von volumetrischem Wärmeaustauschsteuersystem eröffnet die Möglichkeit, thermische Ventile oder thermische Gleichrichter zu erzeugen, bei denen sich der Wärmefluss in einer Richtung vom entgegenkommenden Fluss unterscheidet. Aufgrund der isolierenden Eigenschaften von Bornitrid kann es in zukünftigen Geräten der dreidimensionalen Nanoelektronik zu einer erfolgreichen Ergänzung von Graphen werden.Der Einsatz dieser Technologien wird die Entstehung einer schnelleren, miniaturisierten und wirtschaftlich leistungsstarken Elektronik ermöglichen - LEDs, Laser und Hochfrequenzkomponenten. Source: https://habr.com/ru/post/de382139/
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