材料樣品，圖片來源：NUST MISIS

NUST MISIS（俄羅斯國家研究型工藝技術(shù)大學(xué)）的科學(xué)家們研制出了一種新型復(fù)合材料，其導(dǎo)熱性能比原來提升了很多倍，另外其加工工藝相對簡單且廉價(jià)。利用現(xiàn)代電子技術(shù)中的新技術(shù)可以解決PCB（印刷電路）過熱的問題。這項(xiàng)研究結(jié)果已經(jīng)被發(fā)表在《The Journal of Alloys and Compounds》雜志上。

電子設(shè)備可能會過熱、死機(jī)、自動重啟等，但這些只是問題的可見部分。經(jīng)常過熱會導(dǎo)致一個(gè)設(shè)備的性能降低，因?yàn)樯叩臏囟葘λ膬?nèi)部元件總是有害的。通常情況下，過熱會在啟動小部件后出現(xiàn)正常的“死機(jī)”現(xiàn)象，或者更糟的情況是藍(lán)屏或意外關(guān)機(jī)。計(jì)算機(jī)和智能手機(jī)處理器和顯卡對溫度上升最為敏感，因?yàn)楦邷貢s短它們穩(wěn)定運(yùn)行的時(shí)間。盡管現(xiàn)代設(shè)備在達(dá)到臨界溫度時(shí)會自動關(guān)閉，但溫度的正常升高同樣會導(dǎo)致處理器錯(cuò)誤甚至芯片崩潰。

為了解決這個(gè)問題，NUST MISIS的科學(xué)家們提出了一種簡單廉價(jià)的生產(chǎn)方法，以生產(chǎn)出具有高導(dǎo)熱性和力學(xué)性能的輕質(zhì)復(fù)合材料。

NUST MISIS功能性納米技術(shù)和高溫材料部的高級研究員，同時(shí)也為這項(xiàng)研究的作者之一Dmitry Muratov說：“導(dǎo)熱性好且不導(dǎo)電的聚合物基材料，在生產(chǎn)和加工周期中可能比普通的同類產(chǎn)品便宜，因此，這已成為我們的研究目標(biāo)?！?

根據(jù)Muratov的說法，所得到的復(fù)合材料在印刷電路板中可以替代增強(qiáng)層狀材料，或者用在小型電子產(chǎn)品中有明顯發(fā)熱的地方（例如，二極管燈），這是非常有發(fā)展前途的。

過程控制塊，圖片來源： NUST MISIS

在NUST MISIS的實(shí)行技術(shù)中高密度聚乙烯作為聚合物基體材料，六方氮化硼作為增強(qiáng)填料。研究小組開發(fā)了最佳的加工配比組合，以確保填料的理想性能。

Dmitry Muratov說：“最終，我們?nèi)〉昧送黄菩赃M(jìn)展。這項(xiàng)工作中的聚乙烯和氮化硼復(fù)合材料的強(qiáng)度達(dá)到了24 MPa，它的熱導(dǎo)率至少是玻璃纖維的兩到三倍，這是通過模擬設(shè)備得到的結(jié)果。”

Muratov認(rèn)為該材料可以有效地取代現(xiàn)代電子玻璃纖維，因?yàn)樗缓杏卸经h(huán)氧樹脂所對應(yīng)的缺點(diǎn)。除了復(fù)合材料轉(zhuǎn)移熱量能力約為1W/m*K外，它也易于回收。

Muratov說：“我們材料的經(jīng)濟(jì)效益來自于其使用方便，而玻璃纖維非常難加工。因?yàn)樗木酆衔锸怯煞磻?yīng)性塑料（環(huán)氧樹脂）制成的，固化后不能再重復(fù)使用?！?

目前，科學(xué)家正在與內(nèi)布拉斯加林肯大學(xué)（美國）合作進(jìn)行二維材料的合成及其性質(zhì)的研究。他們正在尋找一種方法，通過使用理論上合理的材料來大幅度提高復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。