MOF塗層有助於增強移動設備的散熱效果
儘管消費者不希望智能手機在使用過程中變得燙手,但現實生活中沒有幾個人願意給移動設備引入厚實的散熱方案,比如加入微型風扇。不過未來某一天,能夠吸收和轉移釋放熱量的新材料,有望極大地改變手機的使用體驗。此前,已經有研究人員展示過所謂的系統相變材料。當溫度升高時,它們會吸收熱量、變得更像是液體。降溫後,材料又會釋放其儲存的熱量,並恢復成固體。
MIL-101(Cr)塗層鋁片(來自:上海交大,via New Atlas)
儘管運用相變材料是一種巧妙的散熱方式,但上海交大的科學家們認為,固液轉變過程中的熱交換總能量,並不值得一提。
研究人員決定放眼於對所謂的金屬有機骨架(MOF)化合物,特別是一種名為MIL-101(Cr)的產品。
當溫度較低時,其擅長於從周圍空氣種吸收水蒸氣。在較高的溫度下,熱量又會以蒸汽的形式釋放。這樣的特性,使得MOC 化合物很適合作為冷卻材料。
在Zhuru Wang 教授的帶領下,研究人員從三塊16 平方厘米(2.5 平方英寸)的鋁板著手,為其覆蓋MIL-101(Cr)塗層。
每塊鋁片上的塗層厚度不同,從最薄的198 微米、到最厚的516 微米,隨後將其置於加熱平台。結果發現,塗層對加熱至60℃(140℉)的速度又很大影響。
紅外熱成像對比(圖自:Chenxi Wang)
一塊無塗層的薄板,僅需5.2 分鐘,即可達到60℃ 。帶有較薄和較厚塗層的薄板,可延長至11.7 ~ 19.35 分鐘。
在對該技術進行更實際的測試時,科學家將MIL-101(Cr)塗層應用於微型計算機上的散熱器。
與無塗層的散熱片相比,有塗層方案可在15 分鐘的重負載下,將整體運行溫度降低7 ℃ 。
目前Wang 教授及其同事,正在努力提升材料的導熱性。因為一旦徹底乾燥,塗層反而會對散熱效果造成阻礙。
此外他們希望找到降低成本的方法,因為目前的MOF材料還相當昂貴。有關這項研究的詳情,已發表在近日出版的《焦耳》(Joule)期刊上。原標題為:
《A Thermal Management Strategy for Electronic Devices Based on Moisture Sorption-Desorption Processes》