快速熱成型陶瓷有望用於電子產品

科技日報北京10月9日電 （實習記者張佳欣）據最近發表在《先進材料》雜誌上的論文，美國東北大學的研究人員開發出一種可壓鑄成複雜零件的全陶瓷材料。這一行業突破可能改變包括手機和其他無線電部件在內的散熱電子產品的設計和製造。

2021年7月，研究人員正在測試一種實驗性陶瓷化合物。陶瓷在受到極端的熱變化和機械壓力時，容易因熱衝擊而破裂，甚至爆炸。當用噴燈噴陶瓷時，它變形了。幾次試驗後，研究人員意識到，他們可以控制其變形。於是，他們開始對陶瓷材料進行壓縮成型，發現這一過程非常快速。

底層微觀結構允許全陶瓷在成型過程中快速傳遞熱量，實現熱量有效流動。研究人員表示，這種陶瓷可以形成精緻的幾何形狀，在室温下表現出卓越的機械強度和導熱性能。這種熱成型陶瓷是材料的一個新領域。

這款新產品有可能帶來兩項行業改進。首先是它作為熱導體的效率高，可以冷卻高密度電子產品。一般來説，手機和其他電子產品都安裝了一層厚重的鋁層，這是吸收設備熱量所必需的。新材料厚度不到一毫米，可被塑造成所需的冷卻表面。

東北大學機械和工業工程副教授蘭德爾·厄布説：“這種以聲子晶體為基礎的陶瓷允許熱量在沒有電子傳輸的情況下流動。它不會干擾手機和其他系統的無線電頻率。”

另一個改進是它可以直接與電氣部件進行形狀匹配。研究人員展示了這種陶瓷的非牛頓行為，他們通過振動將一團塊狀的陶瓷漿料液化，重新組織了材料的結構成為可模製的陶瓷。

研究人員認為，未來這種全陶瓷材料可用於塑形，貼合到各種電子部件上。這種陶瓷將比目前使用的金屬更薄、更輕、效率更高。