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Jan 10, 2024

전자제품을 시원하게 유지하는 나노다이아몬드 “열 고속도로”

미국 화학 학회(American Chemical Society) 2023년 6월 13일 연구원들은 소형에서 열 발생 문제를 잠재적으로 해결할 수 있는 전기방사 방법을 사용하여 새로운 나노복합 필름을 개발했습니다.

작성자: American Chemical Society2023년 6월 13일

연구자들은 작고 강력한 전자 장치의 열 발생 문제를 잠재적으로 해결할 수 있는 전기방사 방법을 사용하여 새로운 나노복합체 필름을 개발했습니다. 처리 속도를 늦추고 갑작스러운 가동 중단을 초래할 수 있는 열은 유사한 소재보다 4배 더 효율적으로 필름에 의해 효과적으로 소멸됩니다. (전자제품을 위한 “열 고속도로”에 대한 예술가들의 개념.)

한 연구팀이 기존 재료보다 4배 더 효과적으로 열을 발산하는 나노복합체 필름을 개발하여 소형 전자 장치의 과열에 대한 잠재적인 솔루션을 제공했습니다. 이는 폴리비닐 알코올과 열전도성 나노다이아몬드 소재를 사용하여 열 분포의 "고속도로"를 생성하는 2액형 동축 전기방사 방법을 통해 달성되었습니다.

스마트 전자 장치가 더 작고 강력해짐에 따라 많은 열이 발생하여 처리 시간이 느려지고 갑작스러운 종료가 발생할 수 있습니다. 이제 ACS Applied Nano Materials에서 연구원들은 전기방사 접근법을 사용하여 새로운 나노복합체 필름을 생산합니다. 테스트에서 이 필름은 유사한 재료보다 4배 더 효율적으로 열을 발산하여 언젠가 전자 제품을 시원하게 유지하는 데 사용될 수 있음을 보여주었습니다.

더 작고 더 스마트해진 전자 제품은 통신에서 의학에 이르기까지 삶의 여러 측면에 혁명을 일으켰습니다. 그러나 크기가 줄어들면 이러한 장치는 더 작은 영역에 열이 집중되어 컴퓨팅 속도가 느려지고 심지어 손상을 방지하기 위해 장치가 예기치 않게 완전히 종료될 수도 있습니다.

이 열을 발산하기 위해 연구자들은 유연한 폴리머와 열 전도성 충전재를 포함하는 나노복합 재료로 눈을 돌리고 있습니다. 나노복합체를 만드는 간단한 방법은 전기방사를 이용하는 것인데, 이 방법에서는 폴리머와 필러 용액이 전기를 띤 노즐을 통해 주사기 밖으로 분사되어 얇은 필름으로 쌓이는 섬유를 형성합니다. 단일 용액을 사용한 전기방사 또는 단축 전기방사는 간단하지만 재료의 특성을 제어하기가 어렵습니다. 그래서 Jinhong Yu, Sharorong Lu 및 동료들은 섬유 디자인을 더 잘 제어하고 새로운 나노복합체의 열 방출을 개선하기 위해 동축 전기방사라고 불리는 두 가지 솔루션 기술을 사용했습니다.

연구진은 새로운 나노복합체를 생성하기 위해 선택한 폴리머인 폴리비닐 알코올과 나노다이아몬드 재료인 열전도성 필러가 포함된 별도의 솔루션으로 하나의 솔루션을 만들었습니다. 두 가지를 결합한 노즐에 각 용액의 주사기를 장착함으로써 연구진은 두 가지 구성 요소를 무작위로 분포시키는 대신 폴리비닐 알코올 코어와 나노 다이아몬드 코팅을 갖춘 섬유를 만들었습니다. 연구원들은 코팅된 섬유가 필름 전체의 섬유를 따라 교통과 같은 열을 전달하는 "고속도로" 역할을 한다고 말합니다. 테스트에서 새로운 재료는 기존 노즐로 만든 재료보다 열을 더 잘 발산했으며 이전에 보고된 나노복합체보다 열 전도성이 4배나 높았습니다. 연구원들은 언젠가는 이 필름을 사용하여 소형 전자 장치를 시원하게 유지하면서 열심히 작동할 수 있을 것이라고 말합니다.

참고 자료: "단축 및 동축 전기방사를 통한 나노다이아몬드 나노시트/고분자 나노섬유 복합 필름의 향상된 열 전도성: 나노장치의 열 관리에 대한 시사점"(Zhouqiao Wei, Ping Gong, Xiangdong Kong, Maohua Li, Jingzhen Cheng, Hua Zhou, Dacheng Li, Youming) Ye, Xiang Lu, Jinhong Yu 및 Shaorong Lu, 2023년 5월 17일, ACS Applied Nano Materials.DOI: 10.1021/acsanm.3c00591

저자는 비철 금속 및 재료에 대한 새로운 가공 기술의 핵심 연구소와 교육부/광시 핵심 광학 및 전자 재료 및 장치 연구소의 자금 지원을 인정합니다.