Российские ученые нашли способ защиты смартфонов от перегрева

Специалистами Национального исследовательского технологического университета "МИСиС" были созданы композиты, проводящие тепло в разы лучше аналогов и, к тому же, они легко перерабатываются. Используя их в современной электронике, можно решить проблему перегрева печатной платы. Результаты исследования опубликованы в "Journal of Alloys and Compounds".

Каждый сталкивался с перегревом электроники в процессе работы, — гаджеты "виснут", а компьютеры выключаются. И это только видимая часть проблемы: при регулярном перегреве устройство просто деградирует, поскольку повышенная температура очень вредна для его компонентов. Зачастую перегрев оборачивается регулярными "зависаниями" гаджета, синим "экраном смерти" (Blue Screen of Death, BSoD) или неожиданным его выключением.

Процессор и видеокарта компьютера наиболее чувствительны к повышению температуры — это сокращает срок их стабильной работы. Хотя современные устройства автоматически выключаются при критической температуре, регулярное ее повышение приводит к ошибкам процессора и даже выходу чипа из строя.

Для решения этой задачи ученые НИТУ "МИСиС" предложили универсальный подход для получения недорогих, легких композитов с высокой теплопроводностью и хорошими механическими свойствами.

"Нашей целью стал материал, который хорошо проводит тепло, не проводит электрический ток и при этом имеет полимерную основу, то есть потенциально обходится дешевле распространенных аналогов в цикле производства и переработки", — пояснил старший научный сотрудник кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов университета Дмитрий Муратов.

По его словам, полученный композит весьма перспективен для замены армированных слоистых материалов в печатных платах или корпусах мелкой электроники, где наблюдается заметное тепловыделение (например, в диодных лампах).

Ученые НИТУ "МИСиС" взяли для полимерной основы полиэтилен высокой плотности, а материалом-наполнителем сделали гексагональный нитрид бора. Коллектив разработал оптимальное сочетание режимов обработки, чтобы добиться нужных свойств наполнителя.

"В итоге мы пришли к позитивным результатам: последняя работа демонстрирует прочность композита на основе полиэтилена и нитрида бора в размере 24 МПа, а его теплопроводность стала как минимум в два-три раза выше, чем у стеклотекстолита, использующегося в аналогичных устройствах", – отмечает Дмитрий Муратов.

По мнению ученого, материал сможет эффективно заменить стеклотекстолит (материал, в основе которого используется стеклоткань) в современной электронике, поскольку не имеет соответствующих недостатков.

Так, эксперты давно отмечают принципиальную невозможность качественной утилизации стеклотекстолита, не говоря уже о вторичной переработке. Композит же НИТУ "МИСиС" не только отводит тепло в нужной степени — около 1 Вт/М*К, — его очень легко перерабатывать.

"Экономическая выгода наших материалов обусловлена простотой их утилизации. В то время как стеклотекстолит переработать крайне сложно, поскольку его полимерная часть делается из реактопластов — эпоксидных смол, которые после отверждения повторно использовать нельзя," —утверждает Муратов.

Результаты НИТУ "МИСиС" были представлены научному сообществу в рамках международной конференции "International Symposium on Metastable, Amorphousand Nanostructured Materials" (Испания).

Сейчас авторы активно развивают сотрудничество по линии синтеза двумерных материалов и изучения их свойств с Университетом Небраски-Линкольна (США). Они ищут способ резко повысить теплопроводность композитов за счет использования материалов, для которых теоретически были предсказаны более высокие показатели.