快速热成型陶瓷有望用于电子产品

  据最近发表在《先进材料》杂志上的论文，美国东北大学的研究人员开发出一种可压铸成复杂零件的全陶瓷材料。这一行业突破可能改变包括手机和其他无线电部件在内的散热电子产品的设计和制造。

  2021年7月，研究人员正在测试一种实验性陶瓷化合物。陶瓷在受到极端的热变化和机械压力时，容易因热冲击而破裂，甚至爆炸。当用喷灯喷陶瓷时，它变形了。几次试验后，研究人员意识到，他们可以控制其变形。于是，他们开始对陶瓷材料进行压缩成型，发现这一过程非常快速。

  底层微观结构允许全陶瓷在成型过程中快速传递热量，实现热量有效流动。研究人员表示，这种陶瓷可以形成精致的几何形状，在室温下表现出卓越的机械强度和导热性能。这种热成型陶瓷是材料的一个新领域。

  这款新产品有可能带来两项行业改进。首先是它作为热导体的效率高，可以冷却高密度电子产品。一般来说，手机和其他电子产品都安装了一层厚重的铝层，这是吸收设备热量所必需的。新材料厚度不到一毫米，可被塑造成所需的冷却表面。

  东北大学机械和工业工程副教授兰德尔·厄布说：“这种以声子晶体为基础的陶瓷允许热量在没有电子传输的情况下流动。它不会干扰手机和其他系统的无线电频率。”

  另一个改进是它可以直接与电气部件进行形状匹配。研究人员展示了这种陶瓷的非牛顿行为，他们通过振动将一团块状的陶瓷浆料液化，重新组织了材料的结构成为可模制的陶瓷。

  研究人员认为，未来这种全陶瓷材料可用于塑形，贴合到各种电子部件上。这种陶瓷将比目前使用的金属更薄、更轻、效率更高。（实习记者 张佳欣）