Nově vyvinutý tepelný vodivý materiál má slibné použití v budoucích akcelerátorech a průmyslu
Hledání škálovatelnénáhrady za měď jako tepelný vodivý materiál ve vysokých aplikacích pro správu tepelného řízení je trvalým procesem již vícenež deset let. Měď je stále užitečná jako tepelný vodič – to’S levné, efektivní, lze vyrábět ve velkém množství a může být tvarován pro použitína velkých komponentách. Ale vněkterých případech, jako je CERN’s velký hadron kolider (LHC) a další specifická průmyslovánastavení, je potřeba materiálu, který mánízkou hustotu a dokáže zvládnoutnejen extrémní teplo, ale také extrémní strukturální tlak.
Proto má CERN prostřednictvím různých EU-Financované projekty a za pomoci průmyslových partnerů Brevetti Bizz a Nanoker pracovalynanalezení vhodnénáhrady. Práce se soustředilana karbid-uhlíkové materiály (CCMS), které kombinují houževnatost karbidů s všestranností uhlíku, což znich činí ideální jako tepelné vodiče v těžkých podmínkách.
Jeden roztok, molybden-grafit (Mogr), již byl do jisté míry úspěšný. To bylo původněnavrženo pro aplikaci v CERN’S upgradovaným s vysokou svítivostí LHC, která má zahájit operace v roce 2030, jako součást kolimátorů – Zařízení používaná k ovládání a tvarování paprsku částic.
Tato zařízení musí pracovat velmi blízko k paprsku částic, a proto musí rozptýlit významné hustoty výkonu. Vhodný a lehký tepelný vodivý materiál neexistovalna komerčním trhu.
Cíl bylnastavennanalezení materiálu, který měl: vysoká tepelná vodivost (dvakrát vyššínežnejlepší “norma” Dirigent, tj. Měď), dobrá elektrická vodivost,nízká hustota,nízký koeficient tepelné roztažení a dobré mechanické vlastnosti.
Po významném výzkumu a vývoji MOGR se týmům v CERN podařilo prototyp a poté materiál průmyslový, což v roce 2020 umožnilo výstavbu 15 kolimátorů vybavených s ~300 bloků absorbéru Mogru. Dvanáct z těchto kolimátorů se aktivně používá během současného běhu 3 LHC, který začal v roce 2022 a skončí v roce 2026.
Vynikající termofyzikální vlastnosti Mogru dělají velmi přitažlivé pro řadu průmyslových a technologických aplikací daleko za vysokou-Energetická fyzika a koliders.
Potenciální pole aplikace pro materiál zahrnují vysoké-Výkonná elektronika, letecká a památka, fúze a jaderná pole, kde je vyžadována snížená tepelná roztažení anízká hustota spolu s vysokou tepelnou vodivostí a odolností proti tepelnémunárazu.
Rozsáhlé využití Mogru v průmyslových a výzkumných centrech však dosud bránilo jeho vysoké výrobnínáklady a omezenou velikostí bloků, které lze vyrobit.
Při porovnání dobrých tepelných vodičů má měď vysoká čistotanákladyna jednotku objem kolem okolí €0,15na cm3, izotropní grafit, který je lehčí, ale méně vodivý, stojí asi 10krát více a mogr, lehčí a vodivější, stojí asi 100krát vícenež měď.
Co’S více, maximální velikost části CCM, kterou byla možné vyrobit, byla omezenana 400 cm3. Konečně, výrobní proces takového CCM jenáročnýna energii, což vyžaduje, aby vysoká síla stroje dosáhla požadované teploty slinování, která jenad 2600 °C. Z těchto důvodů může být v současné době aplikace CCMS omezena pouzena velmi vysokou-Konečné aplikace, kde jsounákladyna materiál sekundární s ohledemna výkon.