"Wunder-Keramik" kühlt Chips im Mobiltelefon
Material lässt sich bei mäßiger Hitze beliebig formen - Hochfrequenzfunk bleibt ungestört
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Prototyp eines Keramik-Kühlkörpers (Foto: Matthew Modoono, northeastern.edu) |
Boston (pte002/12.10.2022/06:05)
Ein sich in beliebige Formen pressendes keramisches Material hat Randall Erb von der Northeastern University entwickelt, allerdings eher aus Versehen. Gemeinsam mit seinem Doktoranden Jason Bice hat er im Rahmen eines Hyperschallprojekts für einen Industriekunden mit einer experimentellen keramischen Verbindung auf Basis von Bornitrid experimentiert. Das Material ließ sich plötzlich bei mäßiger Hitze beliebig formen. Kühlt es auf Raumtemperatur ab, ist es so fest wie konventionelle Keramik.
Maßgenauigkeit bisher unerreicht
Normalerweise werden keramische Formteile durch Druck aus einer Suspension hergestellt, also einem wässrigen Brei, der keramische Teilchen enthält. Die so entstandenen "Grünlinge" müssen dann bei hohen Temperaturen gesintert werden, damit sich die Partikel miteinander zu einem extrem festen Bauteil verbinden. Dabei schrumpfen sie ein wenig, sodass es schwierig ist, Objekte auf den Bruchteil eines Millimeters genau herzustellen. Für komplex geformte Kühlkörper ist aber genau das nötig. Erb und Bice entwickeln das Produkt über ihr Start-up Fourier LLC, benannt nach dem französischen Mathematiker Joseph Fourier, der vor zwei Jahrhunderten den Wärmefluss in Keramiken untersuchte.
"Thermoformbare Keramik existierte bisher nicht wirklich. Es ist also ein völlig neues Material", unterstreicht Bice. Als Kühlkörper müsse es lediglich knapp einen Millimeter dick sein, um seine Aufgabe zuverlässig zu erfüllen. Es störe zudem nicht die Funkfrequenzen von Mobiltelefonen und anderen Systemen. "Wenn Sie dagegen einen Aluminiumkühlkörper in eine Hochfrequenz-Komponente (HF) einbauen, fügen Sie im Grunde eine Reihe von Antennen ein, die mit dem HF-Signal interagieren können. Unser Material ist dagegen für HF-Signale unsichtbar", ergänzt Erb.
Bald präzise geformte Kühlkörper
Erb und Bice glauben, dass sie künftig in der Lage sein werden, die vollkeramischen Materialien als präzise geformte Kühlkörper an alle Arten von elektrischen Komponenten anzupassen. Hier konkurrieren sie mit einer Entwicklung von Forschern um Kojiro Uetani von der Tokyo University of Science: Kühlkörpern aus Zellulose und Kohlenstoff, die Wärme fast ausschließlich in zwei Richtungen abführt (pressetext berichtete: http://pte.com/news/20220928001).
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