Vật liệu tiến hànhnhiệt mới được phát triển giữ lời hứa sẽ được sử dụng trong các máy gia tốc và côngnghiệp trong tương lai
Việc tìm kiếm một sự thay thế có thể mở rộng cho đồngnhư một vật liệu dẫnnhiệt trong các ứng dụng quản lýnhiệt cao là một quá trình liên tục trong hơn một thập kỷ. Đồng vẫn hữu íchnhư một dây dẫnnhiệt – Nó’S giá rẻ, hiệu quả, có thể được sản xuất với số lượng lớn và có thể được định hình để sử dụng trên các thành phần lớn. Nhưng trong một số trường hợpnhất định, chẳng hạnnhư Cern’S lớn Hadron Collider (LHC) Và các thiết lập côngnghiệp cụ thể khác, cần có một vật liệu sở hữu mật độ thấp và có thể quản lý không chỉnhiệt độ cực độ mà còn cả áp lực cấu trúc cực độ.
Đó là lý do tại sao Cern có, thông qua các EU khácnhau-Các dự án được tài trợ và với sự giúp đỡ của các đối tác côngnghiệp Brevetti Bizz và Nanoker, đang làm việc để tìm kiếm một sự thay thế phù hợp. Công việc đã tập trung vào cacbua-Vật liệu carbon (CCM), kết hợp độ dẻo dai của cacbua với tính linh hoạt của carbon, làm cho chúng trở thành lý tưởngnhư các dây dẫnnhiệt trong điều kiện khó khăn.
Một giải pháp, molybden-than chì (Mogr), đã thành công ở một mức độnào đó. Nó ban đầu đượcnghĩ ra cho ứng dụng trong cern’S đãnâng cấp độ sáng cao LHC, dự kiến sẽ bắt đầu hoạt động vàonăm 2030,như một phần của cộng tác – Các thiết bị được sử dụng để kiểm soát và định hình chùm hạt.
Các thiết bịnày phải hoạt động rất gần với chùm hạt và do đó phải tiêu tan mật độ công suất đáng kể. Một vật liệu dẫnnhiệt phù hợp vànhẹ đã không tồn tại trên thị trường thương mại.
Mục tiêu được đặt để tìm một vật liệu có: độ dẫnnhiệt cao (cao hơn hai lần so với tốtnhất “tiêu chuẩn” Nhạc trưởng, tức là đồng), Độ dẫn điện tốt, mật độ thấp, hệ số giãnnởnhiệt thấp và tính chất cơ học tốt.
Sau khinghiên cứu và phát triển quan trọng của MOGR, cácnhóm tại Cern đã quản lý đểnguyên mẫu và sau đó côngnghiệp hóa vật liệu, cho phép vàonăm 2020, việc xây dựng 15 máy đồng hồ sơ được trang bị ~300 khối hấp thụ mogr. Mười hai trong số các bộ cộng đồngnày đang tích cực được sử dụng trong thời gian chạy 3 của LHC hiện tại, bắt đầu vàonăm 2022 và sẽ kết thúc vàonăm 2026.
Các tính chấtnhiệt tuyệt vời của MOGR khiếnnó rất hấp dẫn đối với một loạt các ứng dụng côngnghiệp và côngnghệ vượt xa-Vật lýnăng lượng và Colliders.
Các lĩnh vực ứng dụng tiềmnăng cho tài liệu bao gồm cao-Điện tử điện, hàng không vũ trụ, hợpnhất và các trường hạtnhân, trong đó giảm sự giãnnởnhiệt và mật độ thấp được yêu cầu cùng với độ dẫnnhiệt cao và khảnăng chống sốcnhiệt.
Tuynhiên, việc sử dụng rộng rãi MOGR trong các trung tâmnghiên cứu và côngnghiệp cho đếnnay đã bị cản trở bởi chi phí sản xuất cao và quy mô hạn chế của các khối có thể được sản xuất.
Khi so sánh các dây dẫnnhiệt tốt, đồng có độ tinh khiết cao có chi phí trên một đơn vị khối lượng xung quanh €0,15 mỗi cm3, than chì đẳng hướng,nhẹ hơnnhưng ít dẫn điện hơn, có giá gấp khoảng 10 lần, và mogr,nhẹ hơn và dẫn điện hơn, có giá gấp khoảng 100 lần so với đồng.
Cái gì’S hơn, kích thước tối đa của một phần CCM mànó có thể sản xuất đã được giới hạn ở 400 cm3. Cuối cùng, quá trình sản xuất của CCMnhư vậy là tiêu thụnăng lượng, đòi hỏinăng lượng máy cao để đạt đếnnhiệt độ thiêu kết cần thiết, trên 2600 °C. Vìnhững lý donày, hiện tại việc áp dụng CCMS chỉ có thể được giới hạn ở rất cao-Các ứng dụng cuối cùng, trong đó chi phí vật liệu là thứ yếu đối với hiệu suất.