Yeni geliştirilen termal iletken malzeme, gelecekteki hızlandırıcılarda ve sektörde kullanım vaat ediyor
Yüksek termal yönetim uygulamalarında termal iletken malzeme olarak bakır için ölçeklenebilir bir yedek arayışı, on yılı aşkın bir süredir devam eden bir süreç olmuştur. Bakır hala bir termal iletken olarak yararlıdır – BT’S ucuz, etkili, büyük miktarlarda üretilebilir ve büyük bileşenlerde kullanılmak üzere şekillendirilebilir. Ancak bazı durumlarda CERN gibi’S Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) Ve diğer spesifik endüstriyel ortamlar, düşük yoğunluğa sahip olan ve sadece aşırı ısıyı değil, aynı zamanda aşırı yapısal basıncı da yönetebilen bir malzemeye ihtiyaç vardır.
Bu yüzden Cern, çeşitli AB aracılığıyla-Finanse edilen projeler ve endüstriyel ortaklar Brevetti Biz ve Nanoker'in yardımıyla uygun bir yedek bulmak için çalışıyorlar. Çalışma karbür üzerinde yoğunlaştı-karbon malzemeleri (CCMS)karbürlerin tokluğunu karbonun çok yönlülüğü ile birleştirerek, onları zorlu koşullarda termal iletkenler olarak ideal hale getirir.
Bir çözüm, molibden-grafit (Mogr), zaten bir dereceye kadar başarılı oldu. Başlangıçta CERN'de uygulama için tasarlandı’Snownators'ın bir parçası olarak 2030'da operasyonlara başlaması planlanan yüksek parlaklık LHC'yi yükseltti – Parçacıkların demetini kontrol etmek ve şekillendirmek için kullanılan cihazlar.
Bu cihazlar parçacık ışına çok yakın çalışmalı ve bunedenle önemli güç yoğunluklarını dağıtmalıdır. Uygun ve hafif bir termal iletken malzeme Ticari pazarda yoktu.
Hedef, yüksek termal iletkenlik olan bir malzeme bulmak için ayarlandı (en iyisinden iki kat daha yüksek “standart” şef, yani bakır), iyi elektrik iletkenliği, düşük yoğunluk, düşük termal genleşme katsayısı ve iyi mekanik özellikler.
Mogr'ın önemli araştırmalarını ve geliştirilmesinden sonra, CERN'deki ekipler, 2020'de Malzemeyi Prototip Oluşturmayı ve daha sonra sanayileşmeyi başardı, bu da 2020'de 15 kolimatörün inşasına izin verdi. ~300 Mogr Emici Bloklar. Bu kolimatörlerden on ikisi, 2022'de başlayan ve 2026'da sona erecek olan LHC'nin mevcut çalışmasında aktif olarak kullanılmaktadır.
Mogr'ın mükemmel termofiziksel özellikleri, yüksek bir dizi endüstriyel ve teknolojik uygulama için çok çekici hale getirir.-Enerji fiziği ve harmanlayıcılar.
Malzeme için potansiyel uygulama alanları yüksek-Yüksek termal iletkenlik ve termal şok direnci ile birlikte düşük termal genleşme ve düşük yoğunluğun gerekli olduğu güç elektroniği, havacılık, füzyon venükleer alanlar.
Bununla birlikte, Mogr'ın endüstri ve araştırma merkezlerinde kapsamlı kullanımı, yüksek üretim maliyeti ve üretilebilecek blokların sınırlı büyüklüğü ile engellenmiştir.
İyi termal iletkenleri karşılaştırırken, yüksek saflıkta bakırın birim hacmi başına bir maliyeti vardır. €Cm başına 0.153, daha hafif ancak daha az iletken olan izotropik grafit, yaklaşık 10 kat daha pahalıdır ve Mogr, daha hafif ve daha iletken, bakırdan yaklaşık 100 kat daha pahalıdır.
Ne’S Dahası, üretilmesi mümkün olan bir CCM kısmının maksimum boyutu 400 cm ile sınırlıdır.3. Son olarak, böyle bir CCM'nin üretim süreci, 2600'ün üzerinde olan gerekli sinterleme sıcaklığına ulaşmak için yüksek makine gücünü gerektiren enerji tüketendir. °C. Bunedenlerden dolayı, şu anda CCMS uygulaması sadece çok yüksek ile sınırlı olabilir.-Malzeme maliyetinin performans açısından ikincil olduğu son uygulamalar.