새로운 종류의 세라믹은 판금과 같은 형태로 열성형될 수 있습니다.

노스이스턴 대학(Northeastern University)의 엔지니어들은 "재료의 새로운 개척자"라고 부르며 얇고 복잡한 모양으로 가공할 수 있는 새로운 유형의 세라믹을 개발하여 전자 분야의 새로운 응용 분야를 확장했습니다. 열성형 세라믹으로 설명되는 이 새로운 재료는 실험실 사고를 통해 탄생했지만 무엇보다도 더 효율적이고 내구성이 뛰어난 방열판 역할을 할 수 있습니다.

이 연구의 저자들은 작년에 잠재적인 산업 응용을 위해 실험적인 붕소 기반 세라믹 화합물을 가지고 놀았으며 겉으로는 재료를 한계점까지 밀어붙였습니다.

Northeastern의 기계 및 산업공학과 교수인 Randall Erb는 "토치로 폭발시켰는데, 장전하는 동안 예기치 않게 변형되어 고정 장치에서 떨어졌습니다."라고 말했습니다. “우리는 바닥에 떨어진 샘플을 살펴보며 불량이라고 생각했어요. 우리는 그것이 완벽하게 손상되지 않았다는 것을 깨달았습니다. 그냥 모양이 달랐어요. 우리는 그것을 몇 번 더 시도했고 변형을 제어할 수 있다는 것을 깨달았습니다. 그런 다음 재료를 압축 성형하기 시작했고 이 과정이 매우 빠르다는 것을 알게 되었습니다.”

재료의 거동은 세라믹이 어떻게 형성되고 견딜 수 있는지에 대한 통념에 어긋납니다. 극단적인 온도 변화에 노출되면 이러한 재료는 갈라지거나 부서질 가능성이 있지만 팀은 문자 그대로 블로우 토치를 적용하여 한 조각으로 유지할 수 있었습니다.

"그것은 독특합니다. 우리가 보고 읽은 바에 따르면 열성형 세라믹은 실제로 존재하지 않습니다."라고 연구 저자인 Jason Bice는 말했습니다. "이것은 재료 분야의 새로운 개척지입니다."

재료에 대한 추가 조사를 통해 열을 빠르게 전달할 수 있는 기본 미세 구조가 밝혀졌습니다. 일반적으로 열가소성 폴리머와 판금에 적용되는 공정인 성형 및 열성형 과정에서 연구팀은 세라믹이 우수한 기계적 강도와 열 전도성을 유지하면서 복잡한 형상으로 성형될 수 있다는 사실을 발견했습니다.

또한 전자 제품에 적용할 때 이 소재가 전자를 전달하지 않거나 무선 주파수(RF)를 방해하지 않는다는 점도 유리합니다. 스마트폰 및 기타 기기에서는 열을 방출하기 위해 두꺼운 알루미늄 층이 사용됩니다. 그러나 일련의 특성과 두께가 1mm 미만이고 다양한 표면에 맞춰지는 능력을 통해 팀은 세라믹 재료가 보다 효과적인 방열판 역할을 한다고 보고 있습니다.

Erb는 “알루미늄 방열판을 RF 부품에 넣는다면 기본적으로 RF 신호와 상호 작용하는 일련의 안테나를 도입하게 됩니다.”라고 말합니다. "대신에 우리는 질화붕소 기반 재료를 RF 부품 내부와 주변에 배치할 수 있으며 이는 본질적으로 RF 신호에 보이지 않습니다."

과학자들은 기술 개발을 계속하기 위한 보조금을 받았으며 현재 푸리에(Fourier)라는 분사 회사를 통해 상용화를 추진하고 있습니다.

이번 연구는 Advanced Materials 저널에 게재됐다.

출처: 노스이스턴 대학교