Mananaliksik sa Georgia Tech Research Institute (GTRI) ay pagbuo ng isang matatag pinagsamang materyal upang matulungan ang mga cool na maliit, malakas microelectronics na ginagamit sa mga sistema ng pagtatanggol na.
Ang materyal, na binubuo ng pilak at brilyante, pangako ng isang natatanging antas ng thermal kondaktibiti kumpara sa mga materyales na kasalukuyang ginagamit para sa application na ito.
Diamond materyales
Ang pananaliksik ay nakatutok sa paggawa ng isang silver-brilyante thermal sapatilya ng walang uliran labnaw - 250 microns o mas mababa. Ang ratio ng silver sa brilyante sa ang materyal ay maaaring iayon upang payagan ang sapatilya na bonded sa mababang thermal-Pagpapalawak ng stress sa mataas na kapangyarihan malawak-bandgap Semiconductors na binalak para sa susunod na henerasyon phased-array radars.
Thermal shims ay kinakailangan upang pull ang init mula sa mga mataas na kapangyarihan Semiconductors at ilipat ang mga ito sa init-dissipating ng mga aparato tulad ng mga mga palikpik, mga tagahanga o pipa ng init. Dahil ang mga Semiconductors magtrabaho sa napaka nakakulong operating puwang, ito ay kinakailangan na ang mga shims ay ginawa mula sa isang materyal na pack mataas thermal kondaktibiti sa isang napakaliit na istraktura.
Diamonds magbigay ng bulk ng thermal kondaktibiti, habang ang silver suspends ang mga particle brilyante sa loob ng composite at contributes sa mataas na thermal kondaktibiti na 25 porsyento na mas mahusay kaysa sa tanso. Upang petsa, ang mga pagsubok magpahiwatig na ang silver-brilyante composite gumaganap lubos na rin sa dalawang key na lugar - mainit kondaktibiti at thermal Pagpapalawak.
'Na namin ang sinusunod ng malinaw na mga benepisyo pagganap - isang tinantyang pagbaba ng temperatura mula sa 285 degrees Celsius sa 181 degrees Celsius - gamit ang isang materyal na 50 porsiyento brilyante sa isang 250-micron sapatilya, sinabi Jason Nadler, isang engineer ng GTRI pananaliksik na humahantong sa proyekto.
Ang mga mananaliksik ay papalapit na porsyento ng brilyante na ay maaaring maging kasing mataas na bilang 85 porsyento, sa isang sapatilya ng mas mababa sa 250 microns sa kapal. Mga nadagdagan porsyento ng brilyante ay malambot kahit na mas mahusay na mga resulta ng pagganap sa prototipo pagsubok.
Nadler naidagdag na ito nobelang diskarte sa pilak-brilyante composites pagpipigil tiyak na teknolohiya-transfer pangako. Walang materyal na kasalukuyang magagamit ay nag-aalok ng ganitong kumbinasyon ng pagganap at labnaw.
Natural thermal Conductors
Diamond ay ang pinaka-thermally kondaktibo natural na materyal, na may isang rating ng humigit-kumulang 2,000 Watts per meter Kelvin, na kung saan ay isang sukatan ng kahusayan ng thermal. Silver, na kung saan ay kabilang sa mga pinaka-thermally kondaktibo riles, ay may isang makabuluhang mas mababang rating - 400 Watts per meter K.
Nadler ipinaliwanag na ang pagdaragdag ng pilak ay kinakailangan upang:
- bono ng maluwag brilyante particle sa isang matatag na matris;
- payagan ang tumpak na pagputol ng mga materyal sa form ng mga bahagi ng eksaktong laki;
- tugma ang thermal Pagpapalawak sa na ng semiconductor aparato na cooled;
- lumikha ng isang mas thermally epektibong interface sa pagitan ng diamonds.
Nadler at ang kanyang koponan gamitin ang particle brilyante, magkawangki mga haspe ng buhangin, na maaaring molded sa isang planar form.
Ang problema ay, isang buhangin-gusto na materyal ay hindi hold-sama rin. A matris ng pilak - malambot, malagkit at mabanas - ay kinakailangan upang panatilihin ang mga particle brilyante sama-sama at makamit ang isang matatag pinagsamang materyal.
Bilang karagdagan, dahil ang malambot pilak ng matris sa ganap na pumapalibot sa mga particle brilyante, ito ay sumusuporta sa pagputol sa composite sa ang tumpak na sukat na kinakailangan upang bumuo ng mga bahagi tulad ng mga thermal shims. At pilak ay nagpapahintulot sa mga bahagi na iyon sa bono kaagad sa iba pang mga ibabaw, tulad ng mga Semiconductors.
Pagpapasadya thermal Pagpapalawak
Tulad ng materyal anumang heats up, ito ay lumalaki sa kanyang sariling indibidwal na rate, isang pag-uugali na kilala bilang ang koepisyent nito ng thermal Pagpapalawak (CTE).
Kapag ang kaayusan na ginawa mula sa iba't ibang mga materyales - tulad ng isang malawak na-bandgap semiconductor at thermal sapatilya - ay sumali, ito ay mahalaga na ang kanilang mga thermal-Pagpapalawak ng coefficients ay magkapareho. Bonded mga materyales na palawakin sa ibang mga rate hiwalay kaagad.
Diamond ay isang mababang koepisyent ng thermal Pagpapalawak ng tungkol sa dalawang bahagi bawat milyon / Kelvin (ppm / K). Subalit ang mga materyales na ginamit upang gumawa ng malawak na-bandgap Semiconductors - tulad ng silikon karbid o galyum nitride - may mas mataas na CTEs, sa pangkalahatan sa hanay ng mga tatlong sa limang ppm / K.
Sa pamamagitan ng pagdaragdag sa lamang ang karapatan na porsyento ng pilak, na may isang CTE ng tungkol sa 20 ppm / K, ang koponan ng GTRI ay maaaring maiangkop ang silver-brilyante composite upang mapalawak sa parehong rate bilang semiconductor materyal. Sa pamamagitan ng pagtutugma ng thermal-Pagpapalawak rate sa panahon ng pag-init at paglamig, ang mga mananaliksik ay pinagana ang dalawang mga materyales upang mapanatili ang isang malakas na bono.
Hindi tulad ng riles, na pag-uugali init sa pamamagitan ng paglipat ng mga electron, nagsasagawa ng brilyante init sa pamamagitan ng paraan ng phonons, na vibrational wave packets na paglalakbay sa pamamagitan ng mga mala-kristal at iba pang mga materyales. Pagpapakilala ng silver sa pagitan ang brilyante-tinga interface ay tumutulong sa phonons lumipat mula sa tinga sa tinga at suporta thermal kahusayan.
"Ito ay isang hamon upang gamitin ang mga particle ng brilyante upang punan ang puwang sa isang eroplano na may mataas na kahusayan at katatagan," Nadler sinabi. "Sa nakaraang taon namin binuo imahe-analysis at iba pang mga tool na ipaalam sa amin na gumanap ang istruktura morphological na pinag-aaralan sa mga materyal na ginawa namin data na iyon ay makakatulong sa maintindihan sa amin kung ano ang talagang nangyayari sa loob ang composite - kabilang ang kung paano ang brilyante-tipik laki ay maibahagi at kung paano silver ang aktwal na pumapalibot ang mga diamonds. "
Ang natitirang pagtagumpayan nagsasangkot ang kailangan upang ilipat lampas sa pagganap ng pagsubok sa isang malalim na pagtatasa ng andar ang silver-brilyante materyal. Ang layunin ng Nadler ay na ipaliwanag ang thermal kondaktibiti ng composite mula sa isang pangunahing kinatatayuan mga materyales, sa halip na umasa lamang sa mga resulta ng pagganap.
Ang lubos na maliit na laki ng thermal shims gumagawa ng tulad sa malalim na pagsubok mahirap, dahil ang mga umiiral na pagsubok pamamaraan ay nangangailangan ng mga malalaking halaga ng materyal. Gayunpaman, ang Nadler at ang kanyang koponan ay evaluate ng ilang mga teknolohiya testbed na hold pangako para sa detalyadong thermal-kondaktibiti pagtatasa.
Source: http://www.gatech.edu/