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pte20220928001 Produkte/Innovationen, Umwelt/Energie

Zellulose-Nanofasern schützen Chips vor Hitze

Zusammen mit Kohlefaserfüllstoffen lässt sich mit neuem "Wundermaterial" Wärme gezielt ableiten


So leitet die neue Kühlfolie die Wärme in gezielter Weise ab (Grafik: Kojiro Uetani, tus.ac.jp/en)
So leitet die neue Kühlfolie die Wärme in gezielter Weise ab (Grafik: Kojiro Uetani, tus.ac.jp/en)

Tokio (pte001/28.09.2022/06:00) -

Forscher um Kojiro Uetani von der Tokyo University of Science http://www.tus.ac.jp/en haben ein Material aus Zellulose-Nanofasern und Kohlefaserfüllstoffen entwickelt, das hauchdünn und flexibel ist, sich an die Formen elektronischer Bauteile anpasst und letztlich Wärme in nur wenige Richtungen abstrahlen lässt. Das zielgerichtete Abführen der Hitze schützt somit benachbarte Chips und erhöht somit die Lebensdauer der gesamten Platine.

Fasern aus Meeresbewohner

"Für ein Substrat, auf dem mehrere Geräte in hoher Dichte montiert sind, ist es notwendig, die Richtung der thermischen Diffusion zu steuern und einen effektiven Wärmeabfuhrpfad zu finden", sagt Uetani. Die Zellulose-Nanofasern hat der Forscher aus Seescheiden gewonnen, das sind Manteltiere, die die Weltmeere in nahezu allen Tiefen besiedeln. Das Team, darunter auch Forscher des National Institute of Technology http://kosen-k.go.jp/english und der Tokyo Polytechnic University http://t-kougei.ac.jp/en , hat zudem festgestellt, dass diese Fasern eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit besitzen, Wärme also effektiv ableiten.

Die Entwickler haben sich die Tatsache zunutze gemacht, dass Zellulose und Kohlenstoff eine natürliche Affinität aufweisen. Das Grafit im Bleistift haftet beispielsweise bestens auf Papier. Um die Folie zu produzieren, haben die Experten eine wässrige Suspension aus beiden Fasern hergestellt, die sie so modifizierten, dass die Kohlenstofffasern exakt parallel liegen. Gehalten werden sie von Zellstoff. Nach dem Trocknen verfügen sie über eine Folie mit den gewünschten Eigenschaften. Die Wärmeabstrahlung in Faserrichtung ist gut viermal höher als senkrecht dazu.

Kühlfolie lässt sich recyceln

Wenn die so geschützten Geräte ausgedient haben, lassen sich die Kohlenstofffasern zurückgewinnen und erneut verwenden, unterstreichen die Materialwissenschaftler. "Der Abfall, den wir Menschen erzeugen, hat enorme Auswirkungen auf die Umwelt. Daher wollten wir ein Material schaffen, das nach der Verwendung nicht entsorgt werden muss, sondern erneut eingesetzt werden kann", so Uetani abschließend.

(Ende)
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