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Jan 10, 2024

“Autopistas de calor” de nanodiamantes para mantener frescos los dispositivos electrónicos

Por American Chemical Society 13 de junio de 2023 Los investigadores han desarrollado una nueva película nanocompuesta utilizando un método de electrohilado que potencialmente podría resolver el problema de la generación de calor en compactos,

Por Sociedad Química Estadounidense 13 de junio de 2023

Los investigadores han desarrollado una nueva película nanocompuesta utilizando un método de electrohilado que potencialmente podría resolver el problema de la generación de calor en dispositivos electrónicos compactos y potentes. El calor, que puede provocar un procesamiento más lento y paradas abruptas, se disipa eficazmente a través de la película, cuatro veces más eficientemente que materiales similares. (Concepto artístico de “autopistas de calor” para la electrónica).

Un equipo de investigación ha desarrollado una película nanocompuesta que disipa el calor cuatro veces más eficazmente que los materiales existentes, ofreciendo una posible solución al sobrecalentamiento de los dispositivos electrónicos compactos. Esto se logró mediante un método de electrohilado coaxial de dos soluciones, creando una "autopista" de distribución de calor utilizando alcohol polivinílico y material de nanodiamantes térmicamente conductor.

A medida que los dispositivos electrónicos inteligentes se vuelven más pequeños y potentes, pueden generar mucho calor, lo que provoca tiempos de procesamiento más lentos y apagados repentinos. Ahora, en ACS Applied Nano Materials, los investigadores utilizan un enfoque de electrohilado para producir una nueva película nanocompuesta. En las pruebas, la película disipó el calor cuatro veces más eficientemente que materiales similares, lo que demuestra que algún día podría usarse para mantener frescos los dispositivos electrónicos.

La electrónica más pequeña e inteligente ha revolucionado muchos aspectos de la vida, desde la comunicación hasta la medicina. Pero la reducción de tamaño significa que estos dispositivos concentran el calor en áreas más pequeñas, lo que puede causar retrasos en las velocidades de computación e incluso obligar a los dispositivos a apagarse completamente inesperadamente para evitar daños.

Para disipar este calor, los investigadores están recurriendo a materiales nanocompuestos que contienen un polímero flexible y un relleno térmicamente conductor. Una forma sencilla de fabricar nanocompuestos es mediante electrohilado, en el que se inyecta una solución de polímero y relleno desde una jeringa a través de una boquilla cargada eléctricamente, formando fibras que se acumulan en una película delgada. Si bien es simple, el electrohilado a partir de una única solución, o electrohilado uniaxial, dificulta el control de las propiedades del material. Entonces, Jinhong Yu, Sharorong Lu y sus compañeros utilizaron una técnica de dos soluciones, llamada electrohilado coaxial, para controlar mejor el diseño de la fibra y mejorar la disipación de calor de un nuevo nanocompuesto.

Los investigadores crearon una solución con el polímero seleccionado, alcohol polivinílico, y una solución separada con el relleno térmicamente conductor, un material de nanodiamante, para producir el nuevo nanocompuesto. Al colocar una jeringa de cada solución en una boquilla que combinaba las dos, los investigadores crearon fibras con un núcleo de alcohol polivinílico y un recubrimiento de nanodiamantes, en lugar de una distribución aleatoria de los dos componentes. Los investigadores dicen que las fibras recubiertas actúan como una "autopista" para dirigir el calor, como el tráfico, a lo largo y a través de las fibras a lo largo de la película. En las pruebas, los nuevos materiales disiparon el calor mejor que los fabricados con la boquilla tradicional y fueron cuatro veces más conductores térmicamente que los nanocompuestos previamente informados. Los investigadores dicen que estas películas algún día podrían usarse para mantener pequeños dispositivos electrónicos trabajando duro mientras se mantienen frescos.

Referencia: “Conductividad térmica mejorada de nanohojas de nanodiamantes/películas compuestas de nanofibras poliméricas mediante electrohilado uniaxial y coaxial: implicaciones para la gestión térmica de nanodispositivos” por Zhouqiao Wei, Ping Gong, Xiangdong Kong, Maohua Li, Jingzhen Cheng, Hua Zhou, Dacheng Li, Youming Ye, Xiang Lu, Jinhong Yu y Shaorong Lu, 17 de mayo de 2023, ACS Applied Nano Materials.DOI: 10.1021/acsanm.3c00591

Los autores agradecen la financiación del Laboratorio Clave de Nuevas Tecnologías de Procesamiento de Materiales y Metales No Ferrosos y el Laboratorio Clave de Materiales y Dispositivos Ópticos y Electrónicos del Ministerio de Educación/Guangxi.