Wissenschaftler der NUST MISIS haben eine effiziente Methode zur Herstellung kostengünstiger Kühlkörper entwickelt

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MOSKAU, 11. Dezember 2020 /PRNewswire/ -- Wissenschaftler der NUST MISIS haben einen Weg gefunden, die Kosten für die Produktion von industriellen und elektronischen Kühlkörpern auf bis zu ein Zehntel zu senken. Das Produkt selbst würde folglich entsprechend weniger kosten. Die vorgeschlagenen Methoden setzen die Verwendung von Kautschuk und Siliziumkarbid als Komponenten voraus, d.h. diese Komponenten werden gemischt, gepresst und gesintert. Der Artikel über die Forschungsarbeiten ist in Polymers veröffentlicht.

Betriebsgeräten sind stets mit Kühlkörpern ausgestattet, da eine Überhitzung der teuren Geräte unweigerlich ihre Lebensdauer verkürzen würdet. Eines der beliebtesten Materialien für Kühlkörper ist Graphit, da es hohen Temperaturen perfekt widersteht. Dies ist jedoch ein teures Material, weil seine Herstellung ziemlich „saubere" Bedingungen und außergewöhnlich hochwertige Rohstoffe erfordert.

Wissenschaftler des Zentrums für Verbundwerkstoffe an der NUST MISIS fanden einen Weg, die Kosten für die Herstellung von Kühlkörpern deutlich zu senken. Anstelle von Graphit wurde vorgeschlagen, Polymermaterialien, Kautschuke mit Siliziumkarbideinschlüssen, zu verwenden. In diesem Fall kann die Masse der Einschlüsse sogar die des Grundwerkstoffs übersteigen, je nach gewünschter Festigkeit, Duktilität und Wärmebeständigkeit des Endmaterials.

Der Produktionsprozess ist ganz einfach: Die Gummimasse wird zwischen zwei Walzen gelegt, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten aufeinander zu drehen. Dort wird auch pulverförmiges Siliziumkarbid hinzugefügt. Die Walzen mischen die Materialien und ziehen eine gleichmäßige Masse. Dann wird die Masse in einer speziellen Pressform platziert, wo sie in die gewünschte Form gebracht wird. Abschließend wird das gepresste Billet bei 360 °C gesintert.

„Dies ist eine sehr abfallarme Produktion: In der ersten Mischphase ist die Masse homogen, wie Plastilin oder Ton. Die Überreste können sofort wieder verwendet werden. Darüber hinaus sind sowohl Gummi als auch Siliziumkarbid im Vergleich zu Graphit preiswerte Materialien. Das nach dem Sintern erhaltene Material hält Temperaturen bis zu 300 °C aus, es senkt die Wärme perfekt ab und leitet fast keinen Strom. Das heißt, es kann sowohl in der Industrie als auch in der Elektronik eingesetzt werden", kommentiert Andrey Stepashkin, Forscher am Center for Composite Materials der NUST MISIS.

Wie von den Wissenschaftlern festgestellt wurde, besteht ihre Hauptleistung jedoch nicht einmal in der Schaffung dieses speziellen Materials, sondern in der Ausarbeitung der mechanischen Eigenschaften (Festigkeit, Rissbeständigkeit, Plastizität usw.), die mit den oben beschriebenen Methoden erlangt werden können. Wenn also Siliziumkarbid durch Kohlefaser oder z.B. Bornitrid ersetzt wird, werden solche Verbundwerkstoffe auch in anderen Technologiebereichen Anwendung finden, z.B. in leitfähigen Komponenten der Elektronik.

Quelle: https://en.misis.ru/university/news/science/2020-11/7086/

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