با قرار دادن یک لایه نانو چسب بسیار نازک بین مس و سیلیس، رسانایی حرارتی آن تا 4 برابر افزایش می‌یابد

انتقال بیشتر گرما به وسیله نانو چسب‌ها

تیمی از محققان انستیتو پلی‌تکنیک «رنسلایر» موفق به ایجاد روش جدیدی شده‌اند که میزان انتقال گرما بین دو ماده را به شکل قابل توجهی افزایش داده است. نتایج این تحقیق که در مجله طبیعت مواد به چاپ رسیده می‌تواند موجب پیشرفت‌های جدیدی در زمینه خنک‌سازی تراشه‌های کامپیوتری، ابزارهایی مثل LEDها، جمع‌آوری‌کننده‌های انرژی خورشیدی و ده‌ها کاربرد دیگر شود.

کد خبر: ۵۳۱۵۵۴

با قرار دادن یک لایه نانو چسب بسیار نازک بین مس و سیلیس، محققان نشان دادند رسانایی حرارتی در این ترکیب تا چهار برابر افزایش می‌یابد. این ریز چسب که لایه‌ای از ملکول‌ها در ضخامتی کمتر از یک نانومتر(یک میلیاردم متر است)، باعث ایجاد یک پیوند قوی میان یک فلز (مس) و یک سرامیک (سیلیس) که در حالت عادی چسبندگی خوبی ندارند، شده است.

این نوع اتصال و قفل شدن ملکولی باعث ارتقای چسبندگی و همزمان‌سازی ارتعاشات اتم‌های سازنده مس و سیلیس می‌شود که این امر انتقال گرما را تسهیل می‌کند. محققان نشان داده‌اند رویکرد آنها با دیگر رابط‌های فلزی سرامیکی غیر از مس و سیلیس هم کارکرد مناسبی دارد.

انتقال گرما یکی از جنبه‌های مهم و حیاتی بسیاری از تکنولوژی‌های مختلف است. همچنان که تراشه‌های کامپیوتری پیچیده‌تر و کوچک‌تر می‌شوند، سازندگان و تولیدکنندگان همواره در جستجوی ابزارها و روش‌های کارآمدتری برای از بین بردن حرارت بیش از حد نیمه هادی‌های مورد استفاده در این تراشه‌ها هستند تا کارایی و قابلیت اطمینان آنها را ارتقا دهند.

به عنوان مثال در دستگاه‌های فتوولتائیک انتقال بهتر حرارت باعث می‌شود فرآیند تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی کارآمدتر از قبل شود. سازندگان چراغ‌های LED هم به دنبال راه‌هایی هستند تا با کاهش درصد اتلاف انرژی ورودی به صورت گرما در این ابزارها بهره‌وری آنها را ارتقا دهند. گاناپاتی رامانات استاد دپارتمان علوم مواد و مهندسی رنسلایر که رهبری این مطالعه را به عهده دارد، می‌گوید: توانایی ارتقا و بهینه‌سازی رسانایی گرمایی میان‌سطحی، قطعا منجر به نوآوری‌های جدیدی در علوم خواهد شد. معمولا فواصل بین دو ماده مختلف، در نتیجه جریان فونون‌های سرکوب شده به گلوگاه‌های گرمایی تبدیل می‌شوند. قرار دادن ماده سومی در این فاصله معمولا اوضاع را بدتر می‌کند چرا که باعث ایجاد فضاهای میانی بیشتری از قبل می‌شود، اما در این روش قرار گرفتن یک لایه بسیار نازک نانوچسب که بشدت با هر دو ماده پیوستگی و اتصال برقرار می‌کند رسانایی گرمایی بین سطحی را چند برابر می‌کند.

تنظیم رسانایی گرمایی به این روش و به کمک کنترل چسبندگی و با استفاده از یک نانولایه آلی در سیستم‌های مختلفی قابل استفاده است.