Aus Zellulose entsteht ein Film, der Geräte vor Überhitzung schützt

Wissenschaftler der Tokyo University of Science und des National Institute of Technology in Japan

eine dünne Beschichtung entwickelt, die die Wärme effektiv ableitet. Damit können dünne Geräte vor Überhitzung geschützt werden.

In den letzten Jahrzehnten gab esViele elektronische Geräte wurden entwickelt, die immer dünner und kompakter werden. Herkömmliche Kühlkörper zur Wärmeableitung nehmen viel Platz ein und passen nicht mehr in solche Geräte. Gleichzeitig steigt mit zunehmender Leistung der Geräte auch der Bedarf an Wärmeabfuhr.

In einer neuen Studie stellten Wissenschaftler voreine Verbundfolie aus mit Kohlenstofffasern gefüllten Zellulose-Nanofasern. Als Grundlage wählten die Forscher Zellulosefasern, die aus dem Mantel (einem der inneren Elemente) der Seescheide gewonnen wurden. Dieser Akkord lebt in vielen Meeren.

Herkömmliche Beschichtungen verteilen die Wärme überallSeite (oben links), was zur Überhitzung benachbarter Elemente führen kann. Die neue Faser (oben rechts) verteilt die Wärme nur in die vorgesehenen Richtungen und isoliert eine Quelle von der anderen. Bild: Kojiro Uetani et al., ACS Appl. Mater. Schnittstellen

Um das Material zu synthetisieren, bereiteten die Forscher voreine wässrige Suspension von Fasern aus beiden Komponenten und anschließend angewendete flüssige 3D-Modellierung. Als Ergebnis wurde ein Nanokomposit erhalten, bestehend aus einer Cellulosematrix mit uniaxial orientierten Kohlenstofffasern. 

Die Wissenschaftler testeten die Wärmeleitfähigkeit der Folien mitLaserpunktthermometrie mit periodischer Erwärmung und Bestrahlung. Sie fanden heraus, dass das Material eine hohe Anisotropie der Wärmeleitfähigkeit in der Ebene von 433 % zusammen mit einer Leitfähigkeit von 7,8 W/mK in der ausgerichteten Richtung und 1,8 W/mK in der orthogonalen Richtung der Ebene aufwies. Darüber hinaus könnte der Nanokompositfilm zwei eng beieinander liegende Pseudo-Wärmequellen ohne thermische Interferenz kühlen.

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