Исследователи Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" добились значимого прогресса в сфере измерения теплопроводности современных электронных устройств, включая популярные смартфоны. Новая методика открывает широкие возможности для создания материалов, устойчивая теплопроводность которых существенно снижает риск перегрева и продлевает срок службы электроники. Эти яркие результаты перспективны как для разработки новейших устройств, так и для повышения надежности используемой техники в быту и промышленности.
Инновационная установка для автоматизированных измерений
Специалистам центра удалось значительно модернизировать существующие методы измерения теплопроводности тонких пленок, применяемых для теплоотвода в электронной аппаратуре. В результате появилась новая установка, способная в полностью автоматизированном режиме определять теплопроводность пленок, толщина которых варьируется начиная с 100 нанометров. Измерения производятся в широком диапазоне температур, что позволяет инженерам получать максимально точные данные и подбирать материалы с оптимальными характеристиками для электроники будущего.
Совершенствование метода "3-омега" и высокая точность
Исследовательская группа опиралась на уже существующую методику измерения теплопроводности — так называемый метод "3-омега", который давно зарекомендовал себя при работе с объемными материалами. Однако теперь ученым удалось существенно расширить его возможности, сделав процедуру измерения более точной и быстрой. Новая установка позволяет проводить эксперименты в автоматизированном режиме и получать надежные результаты, превосходящие по точности многие альтернативные методики.
Успешное тестирование на синтетическом сапфире
Работоспособность новой технологии была подтверждена на примере синтетического монокристаллического корунда, известного также как сапфир, образец которого имел толщину 0,42 мм. Измерения проводились при температурах от 290 до 330 градусов Кельвина. Полученные данные практически полностью совпали с результатами, ранее полученными для данного материала другими способами, что подтвердило надежность и высокую точность инновационного метода.
Сапфировые подложки получили широкое распространение в высокотехнологичном производстве — они используются в изготовлении светодиодов (около 78% мирового объема в 2015 году), защитных стекол для камер мобильных устройств (примерно 13%) и дисплеев современных умных часов (7%). Такой широкий спектр применения подчеркивает актуальность разработанного метода для промышленности.
Открытие новых горизонтов для науки и техники
Применение новой методики позволит разрабатывать и внедрять пленочные материалы с идеальными теплопроводными характеристиками, что значительно увеличит стойкость высокоточных электронных приборов к тепловым перегрузкам. Ведущий научный сотрудник, кандидат физико-математических наук Александр Инюшкин отмечает, что предложенная технология может быть доработана и адаптирована. Расширив ее функциональность, ученые планируют применять ее также для измерения теплопроводности биологических тканей и материалов, используемых при разработке решений для термоядерного синтеза.
Открытие, совершенное коллективом НИЦ "Курчатовский институт", задает позитивное направление развитию материаловедения и электроники, открывая перспективы для создания долговечных и эффективных устройств будущего.
Источник: scientificrussia.ru
