Dr. Cheol-Woo Ahn, Leiter eines Forschungsteams in der Abteilung für Funktionskeramik in der Abteilung für Keramikmaterialien am Korea Institute of Materials Science (KIMS), hat das weltweit erste Wärmeableitungsmaterial entwickelt. Dieses Material verringert die Hydrophilie durch eine chemische Reaktion, die eine nanokristalline Verbundschicht bildet, und erhöht die Wärmeleitfähigkeit durch die Kontrolle von Punktdefekten. Dieser Prozess erfolgt im Rahmen eines einfachen Sinterprozesses, der keine Oberflächenbehandlung erfordert.
Die Forschung ist veröffentlicht im Tagebuch Kleine Methoden.
Herkömmlicher Aluminiumoxidfüllstoff, der häufig zur Wärmeableitung verwendet wird, weist Einschränkungen bei der Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit auf. Daher besteht Potenzial für die Verwendung von Magnesia, das niedrige Rohstoffkosten sowie eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit und einen hervorragenden spezifischen Widerstand bietet. Allerdings schränkten die hohe Sintertemperatur von Magnesia von 1.800 °C und seine hygroskopische Natur, die mit der Luftfeuchtigkeit reagiert, seine Verwendung als thermischer Füllstoff ein.
Das Forschungsteam verwendete Additive, um während des Sinterprozesses eine dünne nanokristalline Verbundschicht zu erzeugen, die eine Schutzschicht bildet, die mit Feuchtigkeit reagiert. Es gelang ihnen, die Wärmeleitfähigkeit zu erhöhen, indem sie Defekte durch niedrigere Sintertemperaturen kontrollierten. Dieser Durchbruch gilt als Überwindung der Einschränkungen bestehender Magnesia-Materialien und eröffnet neue Möglichkeiten für Wärmemanagementmaterialien in Industrien der nächsten Generation.
In den letzten Jahren haben die Fortschritte in der High-Tech-Industrie, die Miniaturisierung und Multifunktionalität elektronischer Komponenten das Wärmemanagement vor große Herausforderungen gestellt. Dies zeigt sich insbesondere bei Hochleistungsbatterien von Elektrofahrzeugen und der zunehmenden Integration elektronischer Komponenten, die zur Bewältigung der steigenden Wärmedichte Wärmeableitungsmaterialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit erfordern.
Basierend auf Verkaufsprognosen für Elektrofahrzeuge wird erwartet, dass der Markt für Wärmeableitungsmaterialien, die in den thermischen Schnittstellenmaterialien von Elektrofahrzeugen verwendet werden, im Jahr 2025 etwa 9,7 Billionen Won erreichen wird. Die Ergebnisse dieser Forschung sind vielversprechend bei der Bewältigung von Feuchtigkeitsreaktionsproblemen und der hohen Sinterung Temperaturen, die mit vorhandenen kostengünstigen Wärmeableitungsmaterialien verbunden sind.
Dr. Cheol-Woo Ahn, der leitende Forscher, erklärte: „Wir konnten das Problem der Feuchtigkeitsreaktion, die zu einer Vermischung mit Polymeren führt, auf einfache Weise durch Additive im Herstellungsprozess von Oxidkeramikfüllstoffen angehen. Wir haben Oxidfüllstoffe mit entwickelt.“ hohe Wärmeleitfähigkeit durch Kontrolle von Defekten. Wir gehen davon aus, dass der entwickelte kostengünstige, hochwertige Magnesia-Wärmeableitungsfüllstoff den Markt für Wärmeableitungskeramikmaterialien dominieren wird.“
Mehr Informationen:
Hyun‐Ae Cha et al., Nanokristalline Verbundschicht, realisiert durch einfaches Sintern ohne Oberflächenbehandlung, Verringerung der Hydrophilie und Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit, Kleine Methoden (2023). DOI: 10.1002/smtd.202300969