Nový typ keramiky sa dá tepelne formovať do tvaru ako plech
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 18. 10. 2022
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Inžinieri z Northeasternskej univerzity vyvinuli nový typ keramiky, ktorú možno formovať do tenkých a zložitých tvarov, čo otvára nové možnosti využitia v elektronike. Tieto nové materiály, označované ako tepelne tvarovateľná keramika, vznikli laboratórnou nehodou, ale okrem iného by mohli slúžiť ako účinnejšie a odolnejšie chladiče.
Autori štúdie sa minulý rok pohrávali s experimentálnymi keramickými zlúčeninami na báze bóru pre potenciálne priemyselné aplikácie a zrejme dotiahli materiál do bodu zlomu.
„Vypálili sme ho horákom a počas zaťažovania sa nečakane zdeformoval a vypadol z prípravku“, povedal Randall Erb, profesor strojného a priemyselného inžinierstva na Northeasternskej univerzite. „Pozreli sme sa na vzorku na podlahe v domnení, že ide o nepodarok. Uvedomili sme si však, že je úplne neporušená. Bola len inak tvarovaná. Vyskúšali sme to ešte niekoľkokrát a uvedomili sme si, že deformáciu môžeme kontrolovať. A potom sme začali materiál lisovať a zistili sme, že je to veľmi rýchly proces“.
Správanie materiálu bolo v rozpore s bežnými predstavami o tom, ako sa keramika formuje a čo je schopná vydržať. Pri vystavení extrémnym zmenám teploty tieto materiály pravdepodobne prasknú alebo sa rozbijú, ale tím dokázal doslova použiť horák a udržať ich v jednom kuse.
„Je to jedinečné: Z toho, čo sme videli a čítali, termoformovateľná keramika v skutočnosti neexistuje,“ povedal autor štúdie Jason Bice. „Takže je to nová hranica v oblasti materiálov“.
Ďalšie skúmanie materiálov odhalilo základnú mikroštruktúru, ktorá umožňuje rýchly prenos tepla. Počas modelovania a tepelného tvarovania, čo je proces, ktorý sa zvyčajne uplatňuje pri termoplastických polyméroch a plechových kovoch, tím zistil, že keramiku možno formovať do zložitých geometrických tvarov pri zachovaní dobrej mechanickej pevnosti a tepelnej vodivosti.
V jej prospech, pokiaľ ide o aplikácie v elektronike, hovorí aj skutočnosť, že materiál neprenáša elektróny a neruší rádiové frekvencie (RF). V smartfónoch a iných zariadeniach sa na odvádzanie tepla používa hrubá vrstva hliníka. Ale vďaka súboru jeho vlastností a schopnosti byť hrubý menej ako milimeter a prispôsobiť sa rôznym povrchom tím vidí, že keramický materiál slúži ako účinnejší chladič.
„Ak dáte hliníkový chladič do RF súčiastky, v podstate ste zaviedli sériu antén, ktoré interagujú s RF signálom,“ hovorí Erb. „Namiesto toho môžeme náš materiál na báze nitridu bóru umiestniť do RF súčiastky a okolo nej a v podstate je pre RF signál neviditeľný“.
Vedci získali grant na ďalší vývoj technológie a teraz sa snažia o komercializáciu prostredníctvom spin-off spoločnosti s názvom Fourier. Výskum bol uverejnený v magazíne Advanced Materials.
