Алмаз и медь спасут электронику от перегрева

Перегрев электронных устройств является давней головной болью инженеров и конструкторов. Какие только способы охлаждения ни придумывали люди – вентиляторы, водяные помпы, распыляющая ионизированный газ воздушная пушка. Но все это скоро останется в прошлом: американский физики изобрели новый композитный материал, теплоемкость которого в 100 раз больше используемой сейчас в электронике меди.

"Во многих областях электроники мы сталкиваемся с одной и той же проблемой: очень сложно быстро отвести из устройств излишки тепла. Это понижает надежность электроники и уменьшает срок ее жизни, - говорит автор исследования Джейсон Нэдлер. – По мере того как будет расти энергопотребление техники, проблема вывода излишнего тепла начнет выходить на первый план, пока не станет важнее производительности".

Проект по созданию нового теплопроводящего материала продолжался более четырех лет. Методом перебора разработчики из Института технологических исследований Джорджии остановились на сложном композитном соединении двух самых теплоемких материалов в мире – алмаза и меди. Наносвойства такого симбиоза оказались на два порядка выше, чем у чистых материалов.

Читайте также "Закон Мура не устоял перед прогрессом"

Теплопроводность чистой меди составляет 380-390 Ватт/(метр×Кельвин), а аналогичный показатель для алмаза - от 1000 до 2600, в зависимости от чистоты кристаллов. Конструкторам давно было понятно, что параметров первого материала уже недостаточно, а цена второго не позволяет даже думать о его использовании.

Решение нашлось во взаимодействии этих двух веществ – полученный композит имеет показатель от 2000 до 3000 Ватт/(метр×Кельвин)

Процесс создания был непрост – алмаз и медь обладают не только разными физическими свойствами, но и не взаимодействуют на химическом уровне. Эта разница приводит к тому, что при нагревании между поверхностями материалов всегда образуется пустое пространство.

"Потребовалось найти новый способ изменять решетчатую структуру полученного композита из алмаза и меди, как на наноуровне, так и на микроуровне, - рассказывает Джейсон Нэдлер. – В результате мы получили такую решетку, которая напоминает скопление крошечных пузырьков, и они взаимодействуют между собой надлежащим образом".

Структура композитного материала такова, что он как бы высасывает тепло из прилегающего пространства. Инженеры Института технологических исследований сравнивают его с губкой, которая может поглотить всю окружающую ее воду. Это открывает перед новинкой новые возможности – использование в тех случаях, когда нет прямого соприкосновения с нагреваемой поверхностью.

Несмотря на высокие показатели полученного материала, разработчики уверены, что это не предел. Они считают, что коэффициент теплопроводности может оказаться как минимум в десять раз выше, если научиться создавать композит в идеально стерильных условиях, где исключено попадание примесей.

Композит алмаз-медь может быть использован не только в электронике, но и для отвода тепла от участков механического трения, и даже для охлаждения человеческого тела. Несколько участников проекта уже представили концепцию верхней одежды, которая поможет людям легче переносить жару.

Читайте также на "Правде.Ру"