將陶瓷填料聚合物和添加劑結(jié)合在一起的可3D打印塑料復(fù)合材料，具備卓越的導熱性能，有望成為現(xiàn)代電子設(shè)備的散熱利器。
近日，美國東北大學（NortheasternUniversity）的研究人員與陸軍研究實驗室合作，開發(fā)出一種將陶瓷填料聚合物和添加劑結(jié)合在一起的可3D打印塑料復(fù)合材料，不僅擁有羽毛般的輕盈質(zhì)感，更具備卓越的導熱性能，有望成為現(xiàn)代電子設(shè)備的散熱利器。
熱管理一直是電力電子設(shè)備和雷達天線面臨的技術(shù)瓶頸。手機過熱會降頻運行，但對雷達等關(guān)鍵系統(tǒng)而言，任何性能妥協(xié)都可能造成嚴重后果。
研究團隊此次另辟蹊徑，通過精密配比陶瓷、聚合物及特殊添加劑，利用3D打印技術(shù)創(chuàng)造出具有納米級有序結(jié)構(gòu)的新型塑料。這種材料的創(chuàng)新性在于，實現(xiàn)了從分子層面到宏觀結(jié)構(gòu)的精準調(diào)控。陶瓷顆粒經(jīng)3D打印精確定位后，通過特殊熱處理形成晶態(tài)聚合物的“橋梁”，構(gòu)建起高效的熱傳導“高速公路”。測試顯示，其導熱性能超越不銹鋼，重量卻僅有后者的四分之一。
這種新型復(fù)合材料展現(xiàn)出三大優(yōu)勢：優(yōu)異的電絕緣性，可避免短路風險；對射頻信號“零干擾”，完美適配5G和雷達系統(tǒng)；既能貼身保護電路，又可快速導出熱量。隨著電子設(shè)備日益微型化，這種防護材料顯得尤為重要。手機處理器在高溫時自動降頻的無奈之舉，未來或成為歷史。
這種新型塑料制品的應(yīng)用前景遠不止于消費電子。數(shù)據(jù)中心的熱島效應(yīng)、電動汽車電池的熱失控風險，都是新材料大顯身手的舞臺。雖然其不能“單槍匹馬”解決所有散熱難題，但作為熱界面材料，它能與現(xiàn)有冷卻系統(tǒng)“珠聯(lián)璧合”。
研究團隊目前正加速推進新型塑料的產(chǎn)業(yè)化進程，讓這項“冷科技”早日惠及民生。
什么是導熱塑料？
導熱塑料是利用導熱填料(包括粒子、纖維、層片等)對高分子基體材料進行均勻填充得來的，提高了樹脂材料的導熱性能。導熱性能的好壞主要用導熱系數(shù)(單位：W/(m.k))來衡量。在一些易被腐蝕的工作環(huán)境中，導熱塑料具有金屬材料不可比擬的工作壽命。
受結(jié)構(gòu)特性限制，塑料的熱導率普遍只有0.2W/(m·K)左右，所以一直以來塑料多用在絕熱領(lǐng)域，直到近年來隨著導熱塑料的涌現(xiàn)才開始在散熱領(lǐng)域有所突破。
提高塑膠原料的導熱性能一般有兩種方式：
第一種是通過改變分子和鏈節(jié)結(jié)構(gòu)，或者通過外力的作用改變分子和分子鏈的排列來獲得特殊物理結(jié)構(gòu)，從而提高材料的導熱性能。但這種方法成本高，方法復(fù)雜，并不常用。
第二種方法則是對聚合物進行高導熱材料填充，來制備導熱填料/聚合物復(fù)合材料。這種方法相較于前者來說操作簡單，可以極大的節(jié)約成本，是現(xiàn)今采用最廣泛的提高高分子材料導熱性能的方法。
應(yīng)用于填充型導熱塑料的導熱填料，可按照其導電性分為絕緣導熱填料及非絕緣導熱填料。
絕緣導熱填料包括氧化物、氮化物、碳化物填料。其中氧化物填料主要包括氧化鋁、氧化鋅及氧化鎂等，其來源廣泛，價格低廉，具有市場競爭力，是制備絕緣導熱塑料的常用填料。氮化物主要有氮化硼(BN)、氮化硅(Si(3)N(4))以及氮化鋁(AlN)等，通常具有導熱系數(shù)高、耐高溫、電絕緣性能好等優(yōu)點，可在不降低材料電絕緣性能的情況下提高塑料的導熱系數(shù)，但其缺點是價格偏高。碳化硅可分為六方晶系和立方晶系，是性能優(yōu)良的導熱填料，同時還具有耐高溫、高模量、抗氧化性好等優(yōu)點，被應(yīng)用于微電子封裝材料中。
非絕緣導熱填料包括金屬粉末、新型碳材料等。金屬粉末：通常金屬粉末都具有極高的導熱系數(shù)，是良好的導熱填料，但金屬系填料的傳熱方式為電子導熱，電絕緣性能差。石墨、碳納米管、金剛石等新型碳材料也具有極高的導熱系數(shù)，但由于其成本極其昂貴，還未被大規(guī)模使用，并且碳系填料的加入通常會使制品的顏色變黑，在淺色制品應(yīng)用中會受到限制。
*聲明：本文系原作者創(chuàng)作。文章內(nèi)容系其個人觀點，我方轉(zhuǎn)載僅為分享與討論，不代表我方贊成或認同，如有異議，請聯(lián)系后臺。
想要獲取半導體產(chǎn)業(yè)的前沿洞見、技術(shù)速遞、趨勢解析，關(guān)注我們！
給近3年最好的10部權(quán)謀劇排名:《慶余年2》第5,《藏海傳》第3
就在玩家們還在嘲諷某些游戲強行貼3A標簽，變成所謂的“罐頭大作”時，《逆水寒》手游橫空出世，公開宣稱自己是“6B品質(zhì)的游戲”。這可不止是開玩笑，它背后似乎藏著網(wǎng)易的一次大膽嘗試：用“6B”標準重新定義好游戲的本質(zhì)。官方解釋，“6B”分別指的是“美學”“開端”“勇敢”“平衡”“福利”和“超越”——。這些標是什么__。
《河洛群俠傳》評測:“歪風邪氣”的集大成之作?？3DMGAME
張寧__。從梁羽生過渡到金庸：新派武俠小說現(xiàn)代精神的開端與巔峰[J/OL]||。嘉興學院學報，1 - 7[2024 - 07 - 18]——-。。王彥文和王軍濤，將金庸、梁羽生、古龍的武俠英雄形象進行比較，以郭靖、張丹楓、李尋歡為例[J]。在《青年文學家》2020 年等我繼續(xù)說——_。
152億!《哪吒2》密鑰2次延長,52個日冠,是中國電影最大的悲哀
今天小編給大家推薦：被《開端》吸引？這三本才是老書蟲心中的無限流精品！第一本：《最終進化》作者：卷土簡介：我行走在黑暗與幻想的邊緣，穿行于人類幻想衍生出來的空間決戰(zhàn)哈利波特的魔法，掌控加勒比海盜的大權(quán)！汲取終結(jié)者的力量，撕毀黑客帝國的迷幻！病毒是我的仆人，堅剛是我的傳承！入坑指南：見到等我繼續(xù)說——_。
延伸閱讀：與 散熱利器 3D：“打??；塑料”復(fù)合材料 的相關(guān)文章
抗癌網(wǎng)紅雯仔去世 兩年前考入985
男子疑因未洗罐裝瓶口染鼠尿病身亡
如何看待《明末：淵虛之羽》首月收入有望接近 6000 萬美元？
當宇宙會真空衰變，文明如何發(fā)展？
北京化工大學錄取通知書能用火燒能切西瓜，如果上一世被撕毀通知書的小說女主報考了北化，反派該怎么毀掉它？
少女時代完整體聚會
趙立堅推介成毅赴紅塵
鈞評：仇恨的種子，從不是因銘記真相而播撒
我把車改造成移動錄音棚，給北京寫了首歌
二十年后才看懂一簾幽夢
