В десять раз снизили стоимость производства теплоотводящих материалов для промышленности и электроники ученые НИТУ «МИСиС». В результате подешевеют и готовые изделия. В качестве компонентов предложено использовать каучуки и карбид кремния – их замешивают, спрессовывают и спекают.

Как разъяснили специалисты, отвод тепла от работающих и нагревающихся установок – постоянная необходимость, однако перегрев неизбежно ведет к сокращению срока службы дорогостоящего оборудования. Один из наиболее популярных теплоотводящих материалов – графит.

Он прекрасно выдерживает высокие температуры, при этом структура материала никак не деформируется от их воздействия. Но это дорогой в производстве материал, так как его получение требует довольно «чистых» условий и исключительно качественного сырья.

И тем не менее команда ученых Центра композиционных материалов НИТУ «МИСиС» нашла способ существенно удешевить производство теплоотводов – вместо графита было предложено использовать полимерные материалы – каучуки с включениями карбида кремния. При этом включений может быть даже больше, чем основного материала – до 4,5 единиц массы на одну единицу массы каучука, в зависимости от желаемой прочности, пластичности и термостойкости материала.

Производственный процесс довольно прост: каучуковая масса прокладывается между двумя барабанами, вращающимися навстречу друг другу с разными скоростями; туда же добавляется порошкообразный карбид кремния. Барабаны перемешивают материалы и вытягивают полотно с равномерной массой. После замешивания массу помещают в особую пресс- форму, где она уплотняется под давлением. Наконец, спрессованную заготовку спекают при температуре 360 °C.

«У такого производства очень низкий уровень отходности – на этапе смешивания каучука и карбидокремниевых включений, масса однородна, как пластилин или глина. Ее остатки можно тут же использовать повторно.

Кроме того, и каучук, и карбид кремния – недорогие, в отличие от графита, материалы. Получившийся после спекания материал выдерживает температуры до 300 °C, хорошо отводит тепло, при этом почти не проводит ток. То есть его можно использовать как в промышленности, так и в электронике», – поясняет Андрей Степашкин, кандидат технических наук, научный сотрудник Центра композиционных материалов НИТУ «МИСиС».

Однако ученые отмечают, что их главное достижение даже не в создании данного конкретного материала, а в проработке механических свойств (прочность, трещинностойкость, пластичность и т.д.), которые можно создавать вышеописанными методами. Так, если карбид кремния заменить на углеволокно или, например, нитрид бора, то такие композиты найдут применение уже в других областях техники, например, в качестве проводящих компонентов электроники.



По материалам НИТУ «МИСиС»