Thermische Schnittstelle aus Graphen und Kupfer-Nanodraht mit niedrigem Wärmewiderstand

Angesichts der zunehmenden Abwärmeproduktion der heutigen Elektronik in immer kleineren Räumen ist es ein großes Problem, diese Wärme schnell genug abzuleiten, um thermische Drosselung oder Schäden zu verhindern. Hier demonstrieren Untersuchungen von Lin Jing und Kollegen vom Department of Mechanical Engineering der Carnegie Mellon University ein thermisches Schnittstellenmaterial (TIM), das hier für deutliche Fortschritte sorgen dürfte. In dem Artikel, veröffentlicht in ACS Nano (Paywalled; offener Zugang Preprint-Alternative) wird der Aufbau dieses „Sandwich“-TIM aus Kupfer und Graphen zusammen mit Tests beschrieben.

Die allgemeine Idee besteht darin, Säulen zwischen den beiden Oberflächen zu verwenden, die die Wärme schnell von der heißen zur kühlen Oberfläche transportieren können. Obwohl reine Kupferversionen existieren und funktionieren, sind sie mit den Komplikationen verbunden, dass diese Kupfersäulen an Ort und Stelle aufgebaut werden müssen und die anschließende Oxidation die Wirksamkeit verringert. Während Graphen und ähnliche Materialien überlegene Wärmeübertragungsfähigkeiten gezeigt haben, hat sich die Verbindung dieser Materialien mit Kupfer und anderen Metallen als problematisch erwiesen.

Was Lin Jing et al. In dieser Studie wird gezeigt, dass im Wesentlichen der Ansatz mit reinem Kupfer verwendet wird, dieser jedoch mit früheren Forschungsarbeiten von kombiniert wird Raghav Garg et al. (2017), der zeigte, wie man dreidimensionale Graphenstrukturen züchten kann. Durch die Umhüllung der Kupfersäulen mit Graphen verbessert dieses Material die Wärmeübertragung um 3 % und verhindert gleichzeitig die Oxidation des Metalls. Während die Herausforderung offensichtlich darin besteht, diese Erkenntnisse auf etwas zu übertragen, das für Verbrauchergeräte in Massenproduktion hergestellt werden kann, zeigt es, wie viel Potenzial in der Verwendung von Graphen steckt, einem relativ neuen Material für solche Anwendungen, da es so schwierig war, es herzustellen bis vor kurzem produzieren.

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• Quelle: https://hackaday.com/2023/03/05/graphene-and-copper-nanowire-thermal-interface-with-low-thermal-resistance/