快速热成型陶瓷有望用于电子产品散热效率高、比金属更轻薄

根据最近发表在《先进材料》上的一篇论文，美国东北大学的研究人员开发出了一种可以压铸成复杂零件的全陶瓷材料。这一行业突破可能会改变包括手机和其他无线电元件在内的散热电子产品的设计和制造。

2021年7月，研究人员正在测试一种实验性的陶瓷化合物。当陶瓷受到极端的热变化和机械压力时，很容易因热冲击而开裂甚至爆炸。当用喷灯喷陶瓷时，它会变形。经过几次实验，研究人员意识到他们可以控制它的变形。于是，他们开始压缩陶瓷材料，发现这个过程非常快。

底层的微结构让整个陶瓷在成型过程中快速传热，从而实现热量的有效流动。研究人员表示，这种陶瓷可以形成精致的几何形状，在室温下表现出优异的机械强度和导热性。这种热成型陶瓷是一个新的材料领域。

这种新产品可能会带来两个行业的进步。首先，它作为导热体效率高，可以冷却高密度的电子产品。一般来说，手机等电子产品都配有很厚的铝层，这是吸收设备热量所必需的。这种新材料不到一毫米厚，可以模制成所需的冷却表面。

东北大学机械与工业工程副教授兰德尔·厄本(Randall Urban)说:“这种基于声子晶体的陶瓷允许热量流动，而无需电子传输。它不会干扰手机和其他系统的无线电频率。”

另一个改进是它可以直接匹配电气元件的形状。研究人员展示了这种陶瓷的非牛顿特性。他们通过振动将一块陶瓷浆液化，并将材料的结构重组为可塑的陶瓷。

研究人员认为，在未来，这种全陶瓷材料可以用于成型和粘贴各种电子元件。这种陶瓷将比目前使用的金属更薄、更轻、更高效。

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