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Jan 10, 2024

“Rodovias de calor” de nanodiamante para manter os eletrônicos resfriados

Por American Chemical Society 13 de junho de 2023 Pesquisadores desenvolveram um novo filme nanocompósito usando um método de eletrofiação que poderia potencialmente resolver o problema de geração de calor em compactos,

Por American Chemical Society 13 de junho de 2023

Os pesquisadores desenvolveram um novo filme nanocompósito usando um método de eletrofiação que poderia potencialmente resolver o problema de geração de calor em eletrônicos compactos e potentes. O calor, que pode causar processamento mais lento e desligamentos abruptos, é efetivamente dissipado pelo filme, quatro vezes mais eficientemente do que materiais similares. (Conceito artístico de “rodovias de calor” para eletrônicos.)

Uma equipe de pesquisa desenvolveu um filme nanocompósito que dissipa o calor quatro vezes mais eficazmente do que os materiais existentes, oferecendo uma solução potencial para superaquecimento em eletrônicos compactos. Isto foi conseguido através de um método de eletrofiação coaxial de duas soluções, criando uma “rodovia” de distribuição de calor usando álcool polivinílico e material nanodiamante termicamente condutor.

À medida que os dispositivos eletrónicos inteligentes se tornam mais pequenos e mais potentes, podem gerar muito calor, levando a tempos de processamento mais lentos e a encerramentos repentinos. Agora, na ACS Applied Nano Materials, os pesquisadores usam uma abordagem de eletrofiação para produzir um novo filme nanocompósito. Em testes, o filme dissipou o calor quatro vezes mais eficientemente do que materiais similares, mostrando que um dia poderá ser usado para manter os eletrônicos resfriados.

A eletrônica menor e mais inteligente revolucionou muitos aspectos da vida, da comunicação à medicina. Mas a redução do tamanho significa que esses dispositivos concentram o calor em áreas menores, o que pode causar atrasos nas velocidades de computação e até mesmo forçar o desligamento completo dos dispositivos de forma inesperada para evitar danos.

Para dissipar esse calor, os pesquisadores estão recorrendo a materiais nanocompósitos que contêm um polímero flexível e uma carga termicamente condutora. Uma maneira simples de fazer nanocompósitos é por eletrofiação, na qual uma solução de polímero e carga é expelida de uma seringa através de um bico eletricamente carregado, formando fibras que se acumulam em uma película fina. Embora simples, a eletrofiação a partir de uma única solução, ou eletrofiação uniaxial, torna difícil controlar as propriedades do material. Assim, Jinhong Yu, Sharorong Lu e colegas de trabalho usaram uma técnica de duas soluções, chamada eletrofiação coaxial, para controlar melhor o design da fibra e melhorar a dissipação de calor de um novo nanocompósito.

Os pesquisadores fizeram uma solução com o polímero selecionado, álcool polivinílico, e uma solução separada com o enchimento termicamente condutor, um material nanodiamante, para produzir o novo nanocompósito. Ao encaixar uma seringa de cada solução em um bico que combinava as duas, os pesquisadores produziram fibras com núcleo de álcool polivinílico e revestimento de nanodiamante, em vez de uma distribuição aleatória dos dois componentes. Os pesquisadores dizem que as fibras revestidas atuam como uma “rodovia” para direcionar o calor, como o tráfego, ao longo e através das fibras ao longo do filme. Nos testes, os novos materiais dissiparam o calor melhor do que aqueles feitos com o bocal tradicional e foram quatro vezes mais condutores térmicos do que os nanocompósitos relatados anteriormente. Os pesquisadores dizem que esses filmes poderão um dia ser usados ​​para manter pequenos eletrônicos trabalhando duro enquanto permanecem frios.

Referência: “Condutividade térmica aprimorada de nanofolhas de nanodiamante/filmes compostos de nanofibra de polímero por eletrofiação uniaxial e coaxial: implicações para o gerenciamento térmico de nanodispositivos” por Zhouqiao Wei, Ping Gong, Xiangdong Kong, Maohua Li, Jingzhen Cheng, Hua Zhou, Dacheng Li, Youming Ye, Xiang Lu, Jinhong Yu e Shaorong Lu, 17 de maio de 2023, ACS Applied Nano Materials.DOI: 10.1021/acsanm.3c00591

Os autores reconhecem o financiamento do Laboratório Principal de Nova Tecnologia de Processamento de Metais e Materiais Não Ferrosos e do Laboratório Principal de Materiais e Dispositivos Ópticos e Eletrônicos de Guangxi.