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Jan 10, 2024

Des « autoroutes thermiques » de nanodiamants pour garder l'électronique au frais

Par American Chemical Society, 13 juin 2023 Des chercheurs ont développé un nouveau film nanocomposite utilisant une méthode d'électrofilage qui pourrait potentiellement résoudre le problème de la génération de chaleur dans des matériaux compacts,

Par American Chemical Society13 juin 2023

Les chercheurs ont développé un nouveau film nanocomposite utilisant une méthode d'électrofilage qui pourrait potentiellement résoudre le problème de la génération de chaleur dans les appareils électroniques compacts et puissants. La chaleur, qui peut entraîner un traitement plus lent et des arrêts brusques, est efficacement dissipée par le film, quatre fois plus efficacement que des matériaux similaires. (Concept artistique des « autoroutes thermiques » pour l'électronique.)

Une équipe de recherche a développé un film nanocomposite qui dissipe la chaleur quatre fois plus efficacement que les matériaux existants, offrant ainsi une solution potentielle à la surchauffe des appareils électroniques compacts. Ceci a été réalisé grâce à une méthode d’électrofilage coaxial à deux solutions, créant une « autoroute » de distribution de chaleur utilisant de l’alcool polyvinylique et un matériau nanodiamant thermoconducteur.

À mesure que les appareils électroniques intelligents deviennent plus petits et plus puissants, ils peuvent générer beaucoup de chaleur, ce qui entraîne des temps de traitement plus lents et des arrêts soudains. Désormais, dans ACS Applied Nano Materials, les chercheurs utilisent une approche d’électrofilage pour produire un nouveau film nanocomposite. Lors de tests, le film a dissipé la chaleur quatre fois plus efficacement que des matériaux similaires, démontrant qu'il pourrait un jour être utilisé pour garder les appareils électroniques au frais.

Des appareils électroniques plus petits et plus intelligents ont révolutionné de nombreux aspects de la vie, de la communication à la médecine. Mais la taille réduite signifie que ces appareils concentrent la chaleur dans des zones plus petites, ce qui peut entraîner un ralentissement des vitesses de calcul et même forcer les appareils à s'arrêter complètement de manière inattendue pour éviter tout dommage.

Pour dissiper cette chaleur, les chercheurs se tournent vers des matériaux nanocomposites contenant un polymère flexible et une charge thermiquement conductrice. Un moyen simple de fabriquer des nanocomposites consiste à procéder à l'électrofilage, dans lequel une solution de polymère et de charge est projetée d'une seringue à travers une buse chargée électriquement, formant des fibres qui s'accumulent en un film mince. Bien que simple, l'électrofilage à partir d'une solution unique, ou électrofilage uniaxial, rend difficile le contrôle des propriétés du matériau. Ainsi, Jinhong Yu, Sharorong Lu et leurs collègues ont utilisé une technique à deux solutions, appelée électrofilage coaxial, pour mieux contrôler la conception des fibres et améliorer la dissipation thermique d'un nouveau nanocomposite.

Les chercheurs ont créé une solution avec le polymère sélectionné, l'alcool polyvinylique, et une solution séparée avec la charge thermoconductrice, un matériau nanodiamant, pour produire le nouveau nanocomposite. En plaçant une seringue de chaque solution sur une buse combinant les deux, les chercheurs ont fabriqué des fibres avec un noyau en alcool polyvinylique et un revêtement en nanodiamant, plutôt qu'une distribution aléatoire des deux composants. Les chercheurs affirment que les fibres enduites agissent comme une « autoroute » pour diriger la chaleur, comme la circulation, le long et à travers les fibres tout au long du film. Lors des tests, les nouveaux matériaux dissipent mieux la chaleur que ceux fabriqués avec la buse traditionnelle et sont quatre fois plus conducteurs thermiquement que les nanocomposites précédemment rapportés. Les chercheurs affirment que ces films pourraient un jour être utilisés pour faire fonctionner de minuscules appareils électroniques tout en restant au frais.

Référence : « Conductivité thermique améliorée des nanofeuilles de nanodiamants/films composites de nanofibres de polymère par électrofilage uniaxial et coaxial : implications pour la gestion thermique des nanodispositifs » par Zhouqiao Wei, Ping Gong, Xiangdong Kong, Maohua Li, Jingzhen Cheng, Hua Zhou, Dacheng Li, Youming Ye, Xiang Lu, Jinhong Yu et Shaorong Lu, 17 mai 2023, ACS Applied Nano Materials.DOI : 10.1021/acsanm.3c00591

Les auteurs reconnaissent le financement du Laboratoire clé de nouvelles technologies de traitement des métaux et matériaux non ferreux et du Laboratoire clé du ministère de l'Éducation/Guangxi des matériaux et dispositifs optiques et électroniques.