如同金屬般導熱的絕緣橡膠板材,可望促進電子元件散熱管理

 

刊登日期:2024/6/18
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東京大學與產業技術研究所(AIST)將氮化硼填料與環動聚合物的聚輪烷予以複合化,開發出一項如同金屬般導熱的絕緣橡膠板。新材料在維持橡膠彈性的同時,實現了厚度方向上類似金屬的導熱性。

被稱為熱中間層材料的散熱片材不僅必須在片材厚度方向上具有高熱傳導率,且必須具有柔軟性、絕緣性等特性。然而,目前尚未有具備相當於金屬10 W/mK以上的熱傳導率、楊氏模數為100 MPa以下(橡膠般柔軟的指標)以及電絕緣性能等特性的熱中間層材料。

過去研究團隊曾以環動聚合物聚輪烷為基材,並利用水下電漿處理在表面導入羥基等官能基(改質),促使高熱傳導性氮化硼填料均一分散其中,進而開發出具有優異散熱性能的橡膠材料。

此次研究團隊採用了脈衝交流電場並將電極配置予以改良。透過將電場強度提高至過去的50倍,藉由短時間施加,在抑制聚合物凝膠化的同時,提高了氮化硼填料的定向度。

既有正弦交流電場的應用在填料濃度超過30重量%時,定向即變得困難,但此次透過脈衝交流電場的施加,即使在最大65%重量百分比(世界最高水準)的情況下仍可展現出定向性。實際上,經過脈衝交流電場作用的氮化硼填料與橡膠的複合片材在厚度方向上的熱傳導係數為11 W/mK,與金屬的導熱係數相當。

此外,片材具有如同橡膠般的低楊氏模數58 MPa,體積電阻率為1.9×1011Ωcm,可知為電絕緣體。有別於現有材料,新開發的片材是一項具備類似金屬導熱性質的絕緣橡膠板新型材料,今後可望在各種電子元件散熱領域達到實用化。


資料來源: https://www.k.u-tokyo.ac.jp/information/category/press/10946.html
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