Создан метод дешевого производства материалов для систем охлаждения

EPFL

Ученые из НИТУ «МИСиС» нашли способ в десять раз снизить стоимость производства композиционных теплоотводящих материалов для промышленности и электроники, что позволяет удешевить производство тепловых радиаторов. В качестве исходных компонентов исследователи использовали синтетические каучуки и карбид кремния, которые подвергались вулканизации и низкотемпературной карбонизации. Статья опубликована в журнале Polymers.

Перегрев элементов электроники ведет к сокращению срока службы дорогостоящего оборудования, поэтому необходим эффективный отвод тепла. Для создания радиаторов используют полимерные теплопроводящие композиты, наполненные частицами с высокой теплопроводностью, нитридом бора, различными углеродными материалами.

Команда ученых из Центра композиционных материалов НИТУ «МИСиС» предложила подход, который позволяет получить геометрию готового изделия еще на стадии вулканизации, минимизировав механическую обработку, что снижает стоимость готового изделия. Предложенный материал также может использоваться в различных уплотнениях в насосной технике, работающей с жидкостями, содержащими абразивные частицы, в химически активных средах. Удешевить производство можно будет за счет использования новых композиционных материалов на основе карбонизованных матриц. Для их создания используются синтетические каучуки, наполненные карбидом кремния, при этом доля карбида кремния может достигать 450 массовых частей на 100 частей матрицы.

Производственный процесс довольно прост: наполнитель — карбид кремния — вводится в каучук на вальцах, в которых валки вращаются навстречу друг другу с разными скоростями, благодаря этому в зазоре возникают большие сдвиговые нагрузки, которые позволяют вводить в материал большое количество наполнителя и по объему, и по массе и равномерно его распределять в материале. В дальнейшем полученная эластомерная смесь вулканизуется в пресс-форме, принимая форму изделия, после чего подвергается низкотемпературной карбонизации при температуре до 360 °C.

«При такой технологии образуется очень мало отходов — эластомерная масса не только однородна, но и по своему поведению подобна пластилину или глине. Все остатки после раскроя заготовок можно тут же использовать повторно. Получившийся после термообработки материал выдерживает температуры до 300 °C, хорошо отводит тепло, при этом почти не проводит ток. То есть его можно использовать в системах отвода тепла от различных электронных устройств», — поясняет один из авторов работы Андрей Степашкин.

Результаты работы позволят прогнозировать, какие характеристики будут получены и как они будут изменяться при замене карбида кремния, к примеру, на углеволокно, естественный графит или нитрид бора, что позволит расширить области применения материалов в других областях техники.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.