Avec leur nature légère et leur flexibilité, les composites polymères thermoconducteurs sont appliqués entre une source de chaleur et un dissipateur dans l’électronique pour dissiper la chaleur générée dans l’environnement. Une dissipation thermique efficace est obtenue grâce à l’utilisation de charges avec certaines orientations qui facilitent le flux de chaleur.
Cependant, le processus classique de modification de l’orientation du matériau de remplissage est un processus énergivore qui nécessite l’utilisation de champs électriques/magnétiques et des modifications de surface qui peuvent compromettre la qualité du matériau de remplissage et ses propriétés thermiques.
Maintenant, dans une nouvelle étude, le professeur Chae Bin Kim et son équipe de l’Université nationale de Pusan, en République de Corée, ont développé un processus économe en énergie pour changer l’orientation de la charge sans avoir besoin de modifications de surface.
Cet article a été mis en ligne le 17 octobre 2022 et sera publié dans le tome 117 de la revue Test de polymère le 1er janvier 2023.
La méthode proposée utilise la thermophorèse, un phénomène dans lequel un gradient de température provoque le déplacement ou la rotation de particules solides en suspension dans un milieu fluide. Pour préparer le composite polymère, les chercheurs ont suspendu des particules de charge de nitrure de bore hexagonal (h-BN) thermiquement conductrices dans un liquide durcissable aux UV et les ont enduites entre deux plaques de verre.
Un gradient de température a été appliqué le long de l’épaisseur du film, provoquant la rotation des particules de charge et leur réalignement le long du gradient de température appliqué. Lors de la réalisation des orientations souhaitées, le composite a été photodurci, ce qui a donné un composite solide avec des orientations de charge fixes qui forment une voie de transfert de chaleur.
« À notre connaissance, l’étude actuelle est la première démonstration expérimentale du contrôle de l’orientation de la charge anisotrope à l’aide de la thermophorèse », déclare le professeur Kim.
Les composites polymères thermoconducteurs tels que la pâte thermique sont utilisés dans les téléphones, les ordinateurs portables et même dans les batteries. Compte tenu de la production croissante d’électronique et de la transition attendue vers les véhicules électriques, la méthode proposée a le potentiel de réduire le coût énergétique de la fabrication de composites polymères thermoconducteurs. De plus, en évitant le besoin de modifications de surface, des composites polymères thermoconducteurs hautement efficaces peuvent être développés pour une meilleure dissipation de la chaleur et prolonger la durée de vie de l’électronique.
« Des matériaux de dissipation thermique efficaces peuvent garantir les meilleures conditions de fonctionnement de l’appareil avec une fiabilité, une durée de vie et une sécurité de l’utilisateur améliorées », déclare le professeur Kim.
Outre l’amélioration de la conductivité thermique, les charges sont également utilisées pour modifier les propriétés optiques, électriques et mécaniques d’un composite. En offrant un moyen de réorienter la charge sans aucune modification de surface, la méthode proposée peut également être adoptée pour ajuster les propriétés d’une large gamme de composites polymères sans détériorer leur qualité.
Plus d’information:
Seong-Bae Min et al, Contrôle de l’orientation de la charge 2D thermoconductrice dans un polymère par thermophorèse, Test de polymère (2022). DOI : 10.1016/j.polymertesting.2022.107838
Fourni par l’Université nationale de Pusan