09/01/2012 - Neue Methode zur Verbesserung der thermischen Kontrolle von elektronischen Geräten

Menéame

Eine neue Methode zur Optimierung der thermischen Leitfähigkeit einiger Materialien, die an der Entwicklung von Smartphones, Computern und anderen elektronischen Geräten beteiligt sind, könnte ein besseres thermisches Verhalten dieser Geräte erleichtern und ihre Wirksamkeit erhöhen. Der Fortschritt wurde von einer Gruppe von Ingenieuren der Universität Vanderbilt, in den Vereinigten Staaten.

Dank einer von Ingenieuren an der Universität Vanderbilt in den Vereinigten Staaten durchgeführten Innovation könnten die thermischen Auswirkungen, die sich auf den Betrieb von Mobiltelefonen, PCs und anderen Geräten auswirken, optimiert werden, um ein besseres Funktionieren dieser Geräte zu erreichen. Der Fortschritt würde durch Verbesserungen der Wärmeleitfähigkeit bestimmter Materialien erreicht.

Insbesondere haben Wissenschaftler eine neue Möglichkeit entwickelt, die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern, eine allgemeine grundlegende Eigenschaft für die in der Elektronik verwendeten Materialien, die Ingenieuren ein transzendentes Werkzeug für die Steuerung der thermischen Effekte auf Smartphones, Computern, Lasergeräten und ähnlichen Geräten bieten wird.

Der Erfolg dieser Gruppe amerikanischer Ingenieure wurde durch eine Pressemitteilung der Universität Vanderbilt und auch durch die Fachzeitschrift Nature Nanotechnology verbreitet. Der Fortschritt wurde von einer Gruppe von Ingenieuren unter der Leitung von Deyu Li, Dozent für Maschinenbau in Vanderbilt.

Li und seine Mitarbeiter fanden heraus, dass die Wärmeleitfähigkeit von Bornitrid-Nano-No-Brennbändern je nach dem bei ihrer Integration verwendeten Prozess um bis zu 45% verbessert werden kann. Ein wichtiger Punkt ist auch, dass die Ergebnisse auf andere Feinfilmmaterialien in der Elektronik angewandt werden können.

Große künftige Auswirkungen

Nach Ansicht der Experten ist die Entwicklung eine innovative Methode zur Überwachung der thermischen Auswirkungen von Computerchips oder Mobiltelefonen und wird höchstwahrscheinlich erhebliche Auswirkungen auf die Mikroelektronik haben, insbesondere auf die Gestaltung neuer Generationen effizienterer Geräte.

Die Anwendungen würden sich auch auf den Bereich der Optoelektronik und die Gestaltung von Laser- und LED-Geräten sowie auf andere damit zusammenhängende Spezialitäten erstrecken. Der Fund wurde aus einer Neuinterpretation des klassischen Schemas zur Beschreibung der Art und Weise, in der die Wärme in diesen Materialien verteilt wird.

Ingenieure und Forscher fanden heraus, dass sie die Wärmeleitfähigkeit zwischen einem maximalen und einem minimalen Wert bei der Behandlung der Schnittstelle, die die Paare von Bornitrid-Nano-Nitrium-Non-Nitrid-Nadeln verbindet, durch verschiedene Lösungen kontrollieren konnten, die nicht in den traditionellen Systemen vorgesehen waren.

So wurde beispielsweise festgestellt, dass die am Prozess beteiligten Phones diese Schnittstellen ohne Zerstreuung überqueren können, was die Wärmeleitfähigkeit deutlich verbessert. Ein weiterer wichtiger Vorteil der neuen Methode ist, dass die Optimierung der Leitfähigkeit vollständig reversibel ist, was es den Materialien erleichtert, ihre thermischen Effekte zu verbessern oder gegebenenfalls wieder in ihren früheren Zustand zurückzukehren.

Anwendung auf Mikroelektronik und Nanoverbindungen

Nach Angaben der Ingenieure der Universität Vanderbilt ist es sehr komplex, dass ein grundlegendes Eigentum an den in der Elektronik verwendeten Materialien vollständig reversibel sein kann. Dieser Aspekt des neuen Konzepts für die Wärmeleitfähigkeit macht die Forschung daher besonders interessant.

Einer der ersten Bereiche, in denen diese neue Methode eine schnelle Anwendung finden wird, ist die thermische Verwaltung von mikroelektronischen Geräten, wie Computerchips. Eines der größten Probleme im Zusammenhang mit Chips ist heute die Wärmeerzeugung, weshalb die Vermeidung von Überhitzung für die Steigerung der Effizienz von entscheidender Bedeutung ist.

In diesem Bereich ist ein besseres Verständnis der Phänomene des Wärmetransports über Schnittstellen der Schlüssel zur Optimierung des thermischen Managements von mikroelektronischen Geräten, wie die Ingenieure selbst sagten, deren Forschung die finanzielle Unterstützung durch die National Science Foundation. Darüber hinaus wurden Ingenieure und Forscher von Lockheed Martin und Office of Naval Research.

Zusätzlich zu seinen Anwendungen auf dem Gebiet der Mikroelektronik könnte der neue Ansatz die Konstruktion von Nanoverbindungen verbessern, die durch die Aufnahme von Zusatzstoffen aus Nanostrukturen wie Kohlenstoffnanoröhren in ein Empfangsmaterial, wie sie unterschiedliche Polymere sein können, hergestellt werden. Diese Nanoverbindungen werden für den Einsatz in flexiblen elektronischen Geräten entwickelt, die in verschiedenen Branchen weit verbreitet sind.

Spanische Quelle:  Trends in der Technik (von Pablo Javier Piacente)

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