Россия
Россия
Россия
УДК 691 Строительные материалы и изделия
Показано, что многочисленные устройства содержат собственные источники электрического питания, использующие значительное число биполярных транзисторов и тиристоров средней и большой мощности, нуждающихся в их дополнительном охлаждении в виде внешних радиаторов для отвода избыточного тепла. Для их изготовления, кроме традиционных сплавов на основе алюминия, перспективными являются такие материалы, как полимеры с наполнителями высокой теплопроводности. Предлагается технология насыщения поверхности композитного материала, в которой используются нанокристаллы нитрида бора для снижения термического сопротивления на границе раздела. Установлено, что теплопроводящие свойства как вдоль, так и поперек волокон полимера по мере увеличения содержания нанокристаллической формы нитрида бора до 25 % увеличиваются и достигают значения 21,3 Вт/(м·К). Это значение более чем в два раза превышает возможный максимум коэффициента теплопроводности при отсутствии графенового слоя: 9,8 Вт/(м·К) при массовом содержании нитрида бора до 50 %. Благодаря своим характеристикам композитный материал на основе полимер/графена имеет перспективы в качестве материала для охлаждения устройств с высокой плотностью энергопотребления.
роботизированная установка пожаротушения, охлаждение процессора, композитный материал, нитрид бора, оксид графена
1. СП 160.1325800.2014. Здания и комплексы многофункциональные. Правила проектирования. М.: Минстрой, 2014. 21 с.
2. Горбань Ю.И. Пожарные роботы и ствольная техника в пожарной автоматике и пожарной охране. М.: Пожнаука, 2013. 351 с.
3. Emerging flexible thermally conductive films: mechanism, fabrication, application / C.P. Feng [et al.] // Nano-Micro Lett. 2022. № 14. P. 127.
4. High thermal conductivity of high-quality monolayer boron nitride and its thermal expansion / Q. Cai [et al.] // Sci. Adv. 2019.
5. Highly thermally conductiveyet electrically insulating polymer/boron nitride nanosheets nanocomposite films for improved thermal management capability / J. Chen [et al.] // ACS Nano 2019. № 13 (1). P. 337–345.
6. Highly thermoconductive, thermostable and super-flexible film by engineering 1D rigid rod-like aramid nanofiber/2D boron nitridenanosheets / K. Wu [et al.] // Adv. Mater. 2020. № 32 (8).
7. Effects of chemical bonding on heat transport acrossinter faces / M.D. Losego [et al.] // Nat. Mater. 2012. № 11. P. 502–506.
8. Control of a dual-cross-linked boron nitride framework and the optimized design of the thermal conductive network for its thermoresponsive polymeric composites / F. Jiang [et al.] // Chem. Mater. 2019. № 31. P. 7686–7695.
9. Challenges and solutions in surface engineering and assembly of boron nitride nanosheets / Z. Liu [et al.] // Mater. Today. 2021. № 44. P. 194–210.
10. Construction of 3D skeleton for polymer composites achieving a high thermal conductivity / Y. Yao [et al.] // Small. 2018. № 14 (13). e1704044.
11. Plimpton S. Fast parallel algorithms for short-range molecular-dynamics // J. Comput. Phys. 1995. № 117. P. 1–19.
12. An ab-initio CFF93 all-atom force-field for polycarbonates / H. Sun [et al.] // J. Am. Chem. Soc. 1994. № 116 (7). P. 2978–2987.
13. Exfoliated hexagonal boron nitride-based polymer nanocomposite with enhanced thermal conductivity for electronic encapsulation / Z. Lin [et al.] // Compos. Sci. Technol. 2014. № 90. P. 123–128.
14. Directional xylitol crystal propagation in oriented micro-channels of boron nitride aerogel for isotropic heat conduction / M.A. Kashfipour [et al.] // Compos. Sci. Technol. 2019. № 182.
15. Highly thermally conductive graphene-based thermal interface materials with a bilayer structure for central processing unit cooling / Z.G. Wang [et al.] // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2021. № 13 (21). P. 25325–25333.
16. Qian X., Zhou J., Chen G. Phonon-engineered extreme thermal conductivity materials // Nat. Mater. 2021. № 20. P. 1188–1202.
