金屬熱傳導率提高60%之技術

刊登日期:2017/5/22
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東京都市大學的研究團隊開發了一項可提高金屬熱傳導率60%以上之技術,主要是將予以等向的陶瓷微粒子集合體分散於金屬中,形成熱能較容易傳導的構造。新技術將可抑制設有馬達的機械或大規模集積回路(Large Scale Integration;LSI)因過熱而造成故障的發生。未來可望有助於機械或電腦散熱構造小型化的開發。

新開發的金屬材料熱傳導率提高技術主要是利用了粉末冶金法,在金屬中混合了體積換算約5~10%的陶瓷微粒子。直徑3µm的球狀金屬微粒子與直徑0.1~100µm、長度3~500µm的針狀陶瓷微粒子一同放入轉動容器內進行混合,並以高溫燒結使各金屬顆粒互相結合。混合時添加分散劑後,十數個針狀陶瓷微粒子會朝向同一方向集合,均質分散在金屬之中。

在實驗中,金屬使用了不銹鋼,陶瓷則是利用氮化矽(Silicon Nitride),並以聚乙二醇(Polyethylene Glycol;PEG)做為分散劑,將其混合並以1000℃加熱3~5小時予以燒結。聚乙二醇的成份會在燒結時分解,因此不會殘留。以其他的金屬與陶瓷搭配組合也得到了同樣構造之結果。

以氮化矽10%比例混合於不銹鋼之熱傳導率與一般不銹鋼互相比較之後可知,一般不銹鋼的熱傳導率並不會隨著方向而有所變化,但混合材料在分散針狀陶瓷微粒子方向,其熱傳導率提高了60%以上,垂直方向則減少了約10%。由此可知,熱傳導率會隨著方向而有所增減,未來利用此項性質,可望應用在相關機械設計上。


資料來源: 日經產業新聞 / 材料世界網編譯
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