تبريد الالكترونيات


مركبات-من-الجرافين-لتبريد-ا
تبريد الالكترونيات

يقول باحثون من جامعة كاليفورنيا في الولايات المتحدة بأنهم استطاعوا تطوير مادة جديدة “thermal interface material|TIM ، و أنها تستطيع بكفاءة عالية تفريغ الحرارة الغير مرغوبة من التراكيب الالكترونية مثل شبس الكمبيوترات أو الثنائيات الضوئية.

المادة عبارة عن مركب من الجرافين و جرافين متعدد الطبقات.

الحرارة الغير مرغوبة تمثل مشكلة كبيرة في أنظمة الالكترونيات الحديثة المعتمدة على دوائر السليكون التقليدية، و تزداد المشكلة سوءاً كلما أصبحت الأجهزة أصغر و أكثر دقة.

TIM توضع بين مصدر الحرارة- مثل شبس الكمبيوتر- و مفرغ الحرارة، و هي تقوم بدور حيوي و حرج في تبريد الأجهزة.

TIM  التقليدية تملأ بصفة عامة بجزيئات معدن جيد التوصيل للحرارة و عادة يكون معامل التوصيل لها في المدى  (1–5 Wm–1 K–1)  في درجة حرارة الغرفة.

و عادة ما يكون له احتكاك حجمي عالي يصل الى 50 % .

الغرافين يمكن أن يكون مثالياً لكي يستخدم كحشوة في TIM ليبعد الحرارة، لأن الجرافين النقي يملك موصلية حرارية في درجة حرارة الغرفة تقع في المدى (2000–5000 W/m K) و هي أفضل من تلك التي للماس.

مثالياً، و للتطبيقات العملية، يريد الباحثون أن يجعلوا الموصلية الحرارية في TIM في حدود 25 W/m K ، مثل هذه المواد ستستخدم ليس فقط لتبريد فعّال لأجزاء الإكترونيات الرقمية، و لكن أيضاً في تطبيقات الطاقة- مثلاً، لحماية الخلايا الشمسية من التسخين الزائد- و للجيل القادم من أجهزة الاتصالات ذات القدرة و الكثافة العالية.

الكسندر بالاندين و فريق العمل معه اقترحوا في 2010 استعمال طبقات قليلة من الجرافين ك.

TIM الآن، نجحوا في زيادة الموصلية الحرارية لـ TIM المستخدم الآن في الصناعة أو ما يعرف بالشحم في القطاع الصناعي، من حوالي 5.8 W/m K   الى 14 W/m K  الجزيئات المستخدمة في هذه

الحالة تتكون من مخلوط معّدل من الجرافين ( طبقة واحدة) و جرافين ذو عدد قليل من الطبقات، و الاحتكاك الحجمي في هذه المادة الكربونية في الأبوكسي قليل جداً حوالي 2%.

حضّر الباحثون الجرافين و الجرافين ذو الطبقات القليلة باستخدام تقنية غير مكلفة و تعتمد على التقشير البسيط.

و هي طريقة يمكن ببساطة استخدامها في الصناعة.

بالاندين يقول أنه كان يدرس الخواص الحرارية للتركيبات النانوية بما فيها الأغشية الرقيقة جداً و الأسلاك النانوية منذ خمسة عشرة عاماً.

و يقول أن دافعه كان استغلال الظواهر في المدى النانوي للتحكم في توليد الفونونات- اهتزازات شبكية البللورات استجابة للتوصيل الحراري – في العديد من المواد.

و يقول أن الفريق الآن يخطط للعمل مع مهندسين من الصناعة لتطوير الجيل القادم من TIM ، و الذي سيعتمد على الجرافين.

و هذا سيحقق احتياجات الكثير من التطبيقات.