几天前，由佐治亚理工大学研究人员领导的一个研究小组宣布，他们已经通过电解生产出排列整齐的聚合物纳米纤维。聚合物纳米纤维可作为新型导热材料，其导热效率是传统聚合物的20倍。改进的聚合物纳米纤维导热材料在高达200摄氏度的温度下仍然具有非常高的可靠性。其中，聚合物材料的分子键通常是无序的，这降低了聚合物材料中热声子的平均自由程，因此聚合物材料通常具有绝热特性。
新型聚合物纳米纤维导热材料在扫描电子显微镜下的结构表明，生长在金属板基板上的聚噻吩纳米纤维排列成阵列，生长阵列包含固体纤维和中央控制纤维管，其中不同的纳米纤维直径由金属板基板上的孔的大小决定。
新型聚合物纳米纤维导热材料可用于为服务器电子设备、汽车电子设备、高亮度LED和其他一些移动电子设备提供散热，因为其导热性大大提高。新型聚合物纳米纤维导热材料由散热器、散热器和其他设备制成，并紧密附着在设备表面，从而可以有效避免其他导热材料因导热系数不同而导致的可靠性失效问题。目前，有关该技术的相关文章已发表在《自然纳米技术》杂志上。
佐治亚理工学院机械工程助理教授Baratunde Cola作为上述文章的通讯员，文中介绍：“随着目前设备越来越小，其热管理方案也越来越复杂。新型聚合物纳米纤维导热材料不仅大大提高了其可靠性，而且在解决上述问题方面具有很强的潜力。这种新型聚合物纳米纤导热材料可能会为我们设计电子产品提供更多选择电子系统。"
该项目的研究得到了国家科学基金会的支持。其中，参与研究的研究人员由佐治亚理工学院、得克萨斯大学奥斯汀分校和雷神公司的研究人员组成。其中，佐治亚理工学院乔治·W·伍德拉夫学院的机械工程科学家Virendra Singh和伍德拉夫的博士生Thomas Bougher是这篇技术文章的共同第一作者。
尽管通过为聚合物创造规则的晶体结构可以提高非晶聚合物材料的导热效率，但上述规则的晶体组织需要通过纤维拉伸工艺获得，并且在生产设备的冷热工作循环的膨胀和收缩过程中，该结构非常脆弱。
新型聚合物纳米纤维导热材料由共轭聚合物和聚噻吩组成。新型聚合物纳米纤维导热材料可以使聚合物分子键有序排列，改善聚合物中热声子的平均自由程，并且晶体结构不会脆弱。在室温下，这种材料的纳米纤维的热导率可以达到4.4 WM–1k–1。对于材料热导率的大幅提高，研究人员表示，正是因为在电解过程中使用了纳米级电极，纳米纤维材料的分子键方向才沿着纤维轴向统一。
汽车电子的稳定工作温度最高可达200摄氏度，新型聚合物纳米纤维导热材料在200摄氏度下的导热性也通过了实验验证。由于汽车电子芯片和散热器是通过焊料焊接的，200摄氏度的温度已经达到焊料的回流温度，如果在200摄氏度下不能达到良好的散热效果，系统中电子设备的可靠性将大大降低。
Baratunde Cola还表示：“普通聚合物通常在低温下开始降解，因此在此类应用中通常不会考虑它们的设计。但事实上，这种共轭聚合物纳米纤维导热材料已经成功应用于太阳能电池和其他电子设备，也可以用作导热材料。它是精确的……
由于这种共轭聚合物纳米纤维导热材料比传统聚合物具有更强的分子键合，因此其热稳定性得到了极大的提高。上述应用是为了充分利用其高热稳定性和其他特性。"
这种新型聚合物纳米纤维导热材料的晶体结构生长过程是一个多步骤的过程。这一过程首先需要覆盖有孔隙的氧化铝电极，还需要含有单体有机前体的电解质（所谓的有机前体是原水中的腐殖质和一些具有乙酰基的低分子量有机化合物）。在两个电极之间施加电势之后，两个电极上的小孔开始吸引单体有机前体以形成中空纳米纤维。纳米纤维的长度和壁厚由电解电路中的电流和控制生长的时间决定，而纳米纤维的直径由电极上孔隙的大小决定。根据电极上孔隙的直径，可以获得直径为18-300纳米的纳米纤维。
单体有机前体的分子键形成后，纳米纤维的形成过程和电聚合过程交叉同步，在获得预定材料后去除电极。由此获得的材料结构可以通过毛细管作用或范德华力通过水或其他溶液展开并粘附到电子设备上。
巴拉通德可乐公司也表示：“通过电化学聚合，我们可以使聚合物的分子键正则化。两个电极还可以确保聚合物的分子结合避免结晶和复合，使材料始终保持非晶态。根据晶体的定义，这种新型聚合物纳米纤维导热材料的内部结构属于非晶态phous态，但其内部结构比真正的非晶态要有序得多。在我们的实验样品中，其内部结构被要求达到40%。"
尽管聚合物纳米纤维导热材料的新技术在理论上还不能完全理解，还需要进一步的研究和开发，但Baratunde Cola坚信，这项新技术将在未来得到广泛应用和商业化。这种全新的聚合物纳米纤维导热材料的应用将使可靠导热材料的厚度达到3微米，而传统导热材料的涂层厚度已达到50-75微米。
目前，随着电子周期的体积越来越小，功率越来越大，其散热问题也越来越突出。工程师们一直在努力寻找一种具有高导热性的新材料。为了提高材料的热导率，可以通过提高材料的导热率和增加接触面积来解决。巴拉通德可乐公司的研发团队采用了增加接触面积的方法。其研究发现，在许多导热性良好的材料中，只有不到1%的材料使用了接触导热。Baratunde Cola从中看到了巨大的可能性，因此决定专注于增加导热材料接触面积的方法。
对此，Baratunde Cola表示：“因为改善材料本身的特性很复杂，所以我决定放弃提高材料本身的热导率，并决定研究开发一种能够有效改善热接触面积的材料。”
Baratunde Cola说，在阅读了一篇介绍壁虎脚应用的文章后，他发现这种叫做壁虎脚的材料可以达到大约80%的接触面积。因此，它决定专注于能够改善热接触面积的新材料。
新型聚合物纳米纤维导热材料在200摄氏度的高温下进行了80次热循环试验，其导热系数在试验过程中没有显著变化。尽管这种新材料的工作原理和机理还需要进一步的实验测试，但Baratunde Cola认为，通过吸附获得的聚合物材料的强度要比通过粘附获得的强度强得多。几天前，由佐治亚理工大学研究人员领导的一个研究小组宣布，他们已经通过电解生产出排列整齐的聚合物纳米纤维。聚合物纳米纤维可作为新型导热材料，其导热效率是传统聚合物的20倍。改进后……
聚合物纳米纤维导热材料在高达200摄氏度的温度下仍然具有非常高的可靠性。其中，聚合物材料的分子键通常是无序的，这降低了聚合物材料中热声子的平均自由程，因此聚合物材料通常具有绝热特性。
新型聚合物纳米纤维导热材料在扫描电子显微镜下的结构表明，生长在金属板基板上的聚噻吩纳米纤维排列成阵列，生长阵列包含固体纤维和中央控制纤维管，其中不同的纳米纤维直径由金属板基板上的孔的大小决定。
新型聚合物纳米纤维导热材料可用于为服务器电子设备、汽车电子设备、高亮度LED和其他一些移动电子设备提供散热，因为其导热性大大提高。新型聚合物纳米纤维导热材料由散热器、散热器和其他设备制成，并紧密附着在设备表面，从而可以有效避免其他导热材料因导热系数不同而导致的可靠性失效问题。目前，有关该技术的相关文章已发表在《自然纳米技术》杂志上。
佐治亚理工学院机械工程助理教授Baratunde Cola作为上述文章的通讯员，文中介绍：“随着目前设备越来越小，其热管理方案也越来越复杂。新型聚合物纳米纤维导热材料不仅大大提高了其可靠性，而且在解决上述问题方面具有很强的潜力。这种新型聚合物纳米纤导热材料可能会为我们设计电子产品提供更多选择电子系统。"
该项目的研究得到了国家科学基金会的支持。其中，参与研究的研究人员由佐治亚理工学院、得克萨斯大学奥斯汀分校和雷神公司的研究人员组成。其中，佐治亚理工学院乔治·W·伍德拉夫学院的机械工程科学家Virendra Singh和伍德拉夫的博士生Thomas Bougher是这篇技术文章的共同第一作者。
尽管通过为聚合物创造规则的晶体结构可以提高非晶聚合物材料的导热效率，但上述规则的晶体组织需要通过纤维拉伸工艺获得，并且在生产设备的冷热工作循环的膨胀和收缩过程中，该结构非常脆弱。
新型聚合物纳米纤维导热材料由共轭聚合物和聚噻吩组成。新型聚合物纳米纤维导热材料可以使聚合物分子键有序排列，改善聚合物中热声子的平均自由程，并且晶体结构不会脆弱。在室温下，这种材料的纳米纤维的热导率可以达到4.4 WM–1k–1。对于材料热导率的大幅提高，研究人员表示，正是因为在电解过程中使用了纳米级电极，纳米纤维材料的分子键方向才沿着纤维轴向统一。
汽车电子的稳定工作温度最高可达200摄氏度，新型聚合物纳米纤维导热材料在200摄氏度下的导热性也通过了实验验证。由于汽车电子芯片和散热器是通过焊料焊接的，200摄氏度的温度已经达到焊料的回流温度，如果在200摄氏度下不能达到良好的散热效果，系统中电子设备的可靠性将大大降低。
巴拉通德可乐公司也表示：“普通聚合物通常在低温下开始降解，因此在此类应用中通常不会考虑它们的设计。但事实上，这种共轭聚合物纳米纤维导热材料已经成功应用于太阳能电池和其他电子设备，也可以用作导热材料。正是因为这种共轭聚合物纳米纤维具有良好的导热性能导热材料具有比传统聚合物更强的分子键合性，热稳定性大大提高。上述应用是为了充分利用其高热稳定性和其他特性。"
晶体结构生长过程……
这种新型聚合物纳米纤维导热材料是一个多步骤的过程。这一过程首先需要覆盖有孔隙的氧化铝电极，还需要含有单体有机前体的电解质（所谓的有机前体是原水中的腐殖质和一些具有乙酰基的低分子量有机化合物）。在两个电极之间施加电势之后，两个电极上的小孔开始吸引单体有机前体以形成中空纳米纤维。纳米纤维的长度和壁厚由电解电路中的电流和控制生长的时间决定，而纳米纤维的直径由电极上孔隙的大小决定。根据电极上孔隙的直径，可以获得直径为18-300纳米的纳米纤维。
单体有机前体的分子键形成后，纳米纤维的形成过程和电聚合过程交叉同步，在获得预定材料后去除电极。由此获得的材料结构可以通过毛细管作用或范德华力通过水或其他溶液展开并粘附到电子设备上。
巴拉通德可乐公司也表示：“通过电化学聚合，我们可以使聚合物的分子键正则化。两个电极还可以确保聚合物的分子结合避免结晶和复合，使材料始终保持非晶态。根据晶体的定义，这种新型聚合物纳米纤维导热材料的内部结构属于非晶态phous态，但其内部结构比真正的非晶态要有序得多。在我们的实验样品中，其内部结构被要求达到40%。"
尽管聚合物纳米纤维导热材料的新技术在理论上还不能完全理解，还需要进一步的研究和开发，但Baratunde Cola坚信，这项新技术将在未来得到广泛应用和商业化。这种全新的聚合物纳米纤维导热材料的应用将使可靠导热材料的厚度达到3微米，而传统导热材料的涂层厚度已达到50-75微米。
目前，随着电子周期的体积越来越小，功率越来越大，其散热问题也越来越突出。工程师们一直在努力寻找一种具有高导热性的新材料。为了提高材料的热导率，可以通过提高材料的导热率和增加接触面积来解决。巴拉通德可乐公司的研发团队采用了增加接触面积的方法。其研究发现，在许多导热性良好的材料中，只有不到1%的材料使用了接触导热。Baratunde Cola从中看到了巨大的可能性，因此决定专注于增加导热材料接触面积的方法。
对此，Baratunde Cola表示：“因为改善材料本身的特性很复杂，所以我决定放弃提高材料本身的热导率，并决定研究开发一种能够有效改善热接触面积的材料。”
Baratunde Cola说，在阅读了一篇介绍壁虎脚应用的文章后，他发现这种叫做壁虎脚的材料可以达到大约80%的接触面积。因此，它决定专注于能够改善热接触面积的新材料。
新型聚合物纳米纤维导热材料在200摄氏度的高温下进行了80次热循环试验，其导热系数在试验过程中没有显著变化。尽管这种新材料的工作原理和机理还需要进一步的实验测试，但Baratunde Cola认为，通过吸附获得的聚合物材料的强度要比通过粘附获得的强度强得多。
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