O material de condução térmica recém -desenvolvida é promissora de uso em futuros aceleradores e indústria
A busca por uma substituição escalável para o cobre como material de condução térmica em aplicações de alto gerenciamento térmico tem sido um processo contínuo há mais de uma década. O cobre ainda é útil como condutor térmico – isto’s barato, eficaz, pode ser produzido em grandes quantidades e pode ser moldado para uso em componentes grandes. Mas em certos casos, como o CERN’é grande collider de Hadron (LHC) E outras configurações industriais específicas, énecessário um material que possua baixa densidade e possa gerenciarnão apenas o calor extremo, mas também a pressão estrutural extrema.
É por isso que o CERN tem, através de vários-Projetos financiados e com a ajuda dos parceiros industriais Brevetti Bizz and Nanoker, trabalham para encontrar um substituto adequado. O trabalho se concentrouno carboneto-materiais de carbono (CCMS), que combinam a resistência dos carbonetos com a versatilidade do carbono, tornando -os ideais como condutores térmicos em condições difíceis.
Uma solução, molibdênio-grafite (Mog), já foi bem -sucedido até certo ponto. Foi inicialmente criado para aplicaçãono CERN’S atualizado LHC de alta luminosidade, que está programado para iniciar operações em 2030, como parte dos colimadores – dispositivos usados para controlar e moldar o feixe de partículas.
Esses dispositivos devem operar muito perto do feixe de partículas e, portanto, precisam dissipar densidades significativas de potência. Um material de condução térmica adequada e clara não existiano mercado comercial.
A meta estava definida para encontrar um material que tivesse: alta condutividade térmica (duas vezes maior que o melhor “padrão” condutor, isto é, cobre), boa condutividade elétrica, baixa densidade, baixo coeficiente de expansão térmica e boas propriedades mecânicas.
Após pesquisa significativa e desenvolvimento de Mogro, as equipes da CERN conseguiram protótipo e depois industrializar o material, permitindo em 2020 a construção de 15 colimadores equipados com ~300 blocos de absorvedor MOGR. Doze desses colimadores estão sendo usados ativamente durante a atual execução 3 do LHC, que começou em 2022 e terminará em 2026.
As excelentes propriedades termofísicas do MOG-Física e Collidores Energéticos.
Campos potenciais de aplicação para o material incluem alta-Campos eletrônicos de potência, aeroespacial, fusão enuclear, onde sãonecessárias expansão térmica reduzida e baixa densidade, juntamente com alta condutividade térmica e resistência ao choque térmico.
No entanto, o uso extensivo do MOGRnos centros de pesquisa e indústria foi até agora prejudicado pelo seu alto custo de produção e pelo tamanho limitado dos blocos que podem ser produzidos.
Ao comparar bons condutores térmicos, o cobre de alta pureza tem um custo por unidade de volume de em torno €0,15 por cm3, grafite isotrópica, que é mais leve, mas menos condutora, custa cerca de 10 vezes mais e o MOGR, mais leve e mais condutor, custa cerca de 100 vezes mais que o cobre.
O que’S MAIS, o tamanho máximo de uma parte do CCM que foi possível produzir foi limitado a 400 cm3. Finalmente, o processo de produção desse CCM é consumidor de energia, exigindo alta energia da máquina para atingir a temperatura de sinterizaçãonecessária, que está acima de 2600 °C. Por esses motivos, atualmente a aplicação de CCMs só pode ser limitada a muito alta-As aplicações finais, onde o custo do material é secundário em relação ao desempenho.