Wissenschaftler entwickeln einen effizienten Weg zur kostengünstigen Herstellung von Kühlkörpern

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NUST MISIS-Wissenschaftler haben einen Weg gefunden, die Kosten für die Produktion von Kühlkörpern für Industrie und Elektronik bis zum 10-fachen zu senken.

Folglich würde auch das Produkt selbst weniger kosten.

Die vorgeschlagenen Methoden setzen die Verwendung von Kautschuk und Siliziumkarbid als Komponenten voraus, d.h. diese Komponenten werden gemischt, gepresst und gesintert.

Der Artikel über die Forschung ist in der Zeitschrift Polymers erschienen.
Die Wärmeableitung in Betriebsgeräten ist eine ständige Notwendigkeit, da Überhitzung unweigerlich die Lebensdauer der teuren Geräte verkürzt. Eines der beliebtesten Wärmesenkenmaterialien ist Graphit, da es hohen Temperaturen perfekt widersteht.

Aber dies ist ein teures Material, da seine Herstellung ziemlich “saubere” Bedingungen und besonders hochwertige Rohstoffe erfordert.
Wissenschaftler des NUST MISIS Center for Composite Materials haben einen Weg gefunden, die Herstellungskosten von Kühlkörpern deutlich zu senken.

Anstelle von Graphit wurde vorgeschlagen, polymere Materialien, Kautschuke mit Siliziumkarbid-Einschlüssen zu verwenden.

In diesem Fall kann die Masse der Einschlüsse sogar die des Grundmaterials übersteigen, je nach gewünschter Festigkeit, Duktilität und Wärmebeständigkeit des Endmaterials.

Der Herstellungsprozess ist recht einfach: Die Gummimasse wird zwischen zwei Walzen gelegt, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten gegeneinander drehen. Dort wird auch pulverisiertes Siliziumkarbid zugegeben.

Die Walzen vermischen die Materialien und ziehen eine gleichmäßige Masse. Anschließend wird die Masse in eine spezielle Pressform gegeben, wo sie in die gewünschte Form gebracht wird.

Schließlich wird der gepresste Knüppel bei 360 °C gesintert.
“Dies ist eine sehr abfallarme Produktion: In der ersten Mischphase ist die Masse homogen, wie Knetmasse oder Ton.

Ihre Reste können sofort wiederverwendet werden.

Außerdem sind sowohl Gummi als auch Siliziumkarbid im Vergleich zu Graphit kostengünstige Materialien.

Das nach dem Sintern erhaltene Material kann Temperaturen bis zu 300 °C standhalten, es leitet die Wärme perfekt ab und leitet fast keinen Strom.

Das heißt, es kann sowohl in der Industrie als auch in der Elektronik eingesetzt werden”, kommentiert Andrey Stepashkin, Forscher am NUST MISIS Center for Composite Materials.
Wie die Wissenschaftler anmerken, liegt ihre Hauptleistung jedoch nicht einmal in der Herstellung dieses speziellen Materials, sondern in der Ausarbeitung der mechanischen Eigenschaften (Festigkeit, Rissbeständigkeit, Plastizität usw.), die mit den oben beschriebenen Methoden erzeugt werden können. Wenn also Siliziumkarbid durch Kohlenstofffasern oder z.B. Bornitrid ersetzt wird, werden solche Verbundwerkstoffe auch in anderen Bereichen der Technik Anwendung finden, wie z.B. in leitfähigen Komponenten der Elektronik.
Referenz: “Low-Temperature Carbonized Elastomer-Based Composites Filled with Silicon Carbide” von Andrey A. Stepashkin, Semen D.

Ignatyev, Dilyus I.

Chukov, Victor V.

Tcherdyntsev, Sergey D. Kaloshkin und Elena V. Medvedeva, 12 November 2020, Polymers.DOI: 10.3390/polym12112669

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