薄膜铜三明治如何改变电子产品

随着设备变得越来越小和越来越强大，它们过热和烧坏的风险大大增加。尽管冷却解决方案取得了进步，但由于材料的固有粗糙度，电子芯片与其冷却系统之间的界面仍然是热传输的障碍。

卡内基梅隆大学机械工程系教授沉盛制造了一种灵活、强大且高度可靠的材料，有效地填补了这一空白。

“乍一看，我们的解决方案看起来像任何普通的铜膜，但在显微镜下，我们的材料的新颖性变得清晰，”博士生林静解释道。

该材料由两层薄铜膜和夹在其间的石墨烯涂层铜纳米线阵列组成，非常易于使用。

“其他纳米线需要在设计散热的地方原位生长，因此它们的应用门槛和成本都很高，”沉实验室博士后研究员RuiCheng说。“我们的薄膜不依赖于任何基材，它是一种独立的薄膜，可以切割成任何尺寸或形状以填充各种电子元件之间的间隙。”

“三明治”由Shen的“超级焊料”构建而成，这是一种热界面材料(TIM)，可以像传统焊料一样使用，但热导率是当前最先进TIM的两倍。

扫描电子显微镜下的材料横截面。

通过在石墨烯中涂覆“超级焊料”，沉的团队增强了其热传输能力并防止了氧化风险，从而确保了更长的使用寿命。与目前市场上的导热膏/粘合剂相比，“三明治”在考虑相同厚度的情况下可将热阻降低90%以上。

由于其超高的机械灵活性，“三明治”可以在柔性电子和微电子领域实现广泛的应用，包括用于照明和显示的柔性LED和激光器、用于通信的可穿戴传感器、用于监测健康和成像的植入式电子设备，以及软机器人。

展望未来，Shen的团队将探索在工业水平上扩大材料规模、降低成本的方法，同时继续寻求改进方法。

“我们对这种材料的潜力感到非常兴奋，”沉分享道。“我们相信，通过允许它们在较低的温度下以更高的性能运行，各种电子系统都可以从中受益。”