Жидкометаллические полимеры демонстрируют потенциал для повышения производительности электроники

Эффективное управление температурным режимом имеет важное значение для обеспечения производительности и срока службы современной электроники. Хотя полимеры широко используются в электронных компонентах, они по своей природе обладают плохой теплопроводностью, что ограничивает их эффективность в рассеивании тепла. Чтобы преодолеть эту проблему, исследователи исследуют возможности интеграции в полимеры наполнителей с высокой проводимостью, таких как жидкие металлы (ЖМ).

Однако добиться стабильной дисперсии и прочной межфазной связи между полимерными матрицами и жидкометаллическими наполнителями оказалось сложно, что подчеркивает необходимость дальнейших исследований в области современных композиционных материалов, способных улучшать термические свойства при сохранении механической целостности.

Команда из Сычуаньского университета под руководством профессора Хуа Дэна опубликовала исследование в журнале Китайский журнал полимерной науки демонстрация нового метода получения высокоэффективных полимерных композитов, содержащих жидкий металл.

Исследователи разработали новую технологию, которая значительно улучшает теплопроводность полимеров за счет усиления взаимодействия между частицами жидкого металла и полимерной матрицей. Их результаты дают ценную информацию о требованиях к рассеиванию тепла в мощной электронике.

Исследование представляет новый процесс под названием «вызванное сдвигом осаждение-перезапуск-репротонация границы раздела». Этот инновационный подход успешно диспергирует частицы жидкого металла внутри полимерной матрицы, преодолевая предыдущие проблемы, связанные с дисперсией частиц и межфазной совместимостью.

Команда использовала арамидные микронные волокна (AMF) в качестве основы для своих композитов, вдохновленных дендритной структурой корней деревьев, для повышения стабильности и дисперсии. Тщательно контролируя pH во время протонирования, исследователи обеспечили оптимальную связь между АМФ и частицами жидкого металла. Полученные пленки AMFs-pH/LM достигли теплопроводности 10,98 Вт·м.⁻¹·К⁻¹что на 126,8% лучше, чем у обычных полимерных композитов.

Кроме того, пленки продемонстрировали превосходные механические свойства, в том числе прочность на разрыв около 85,88 МПа, что делает их идеальными для использования в мощной электронике, где долговечность и эффективное рассеивание тепла имеют решающее значение. Это достижение представляет собой значительный шаг вперед в разработке многофункциональных полимерных композитов для промышленного применения.

«Наш подход не только повышает теплопроводность полимерных композитов, но и сохраняет их механическую прочность», — сказал профессор Хуа Дэн, ведущий автор исследования. «Стабилизируя частицы жидкого металла внутри полимерной матрицы, мы открываем новые возможности для материалов, используемых в электронике и других отраслях, где эффективное управление теплом имеет решающее значение. Этот метод может привести к более эффективным решениям по управлению температурным режимом в будущем».

Потенциальные применения этого исследования выходят далеко за рамки электроники. Композитные пленки AMFs-pH/LM могут использоваться в отраслях, требующих материалов, которые выдерживают как механические нагрузки, так и эффективное рассеивание тепла, например, в производстве мощных светодиодов (LED), гибкой электронике и носимых устройствах. Кроме того, инновационный метод, представленный в исследовании, может вдохновить на новые достижения в дизайне композитных материалов, проложив путь к более устойчивым и энергоэффективным решениям в различных технологических секторах.