MOF涂层有助于增强移动设备的散热效果

摘要:

尽管消费者不希望智能手机在使用过程中变得烫手,但现实生活中没有几个人愿意给移动设备引入厚实的散热方案,比如加入微型风扇。不过未来某一天,能够吸收和转移释放热量的新材料,有望极大地改变手机的使用体验。此前,已经有研究人员展示过所谓的系统相变材料。当温度升高时,它们会吸收热量、变得更像是液体。降温后,材料又会释放其储存的热量,并恢复成固体。

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MIL-101(Cr)涂层铝片(来自:上海交大,via New Atlas

尽管运用相变材料是一种巧妙的散热方式,但上海交大的科学家们认为,固液转变过程中的热交换总能量,并不值得一提。

研究人员决定放眼于对所谓的金属有机骨架(MOF)化合物,特别是一种名为 MIL-101(Cr)的产品。

当温度较低时,其擅长于从周围空气种吸收水蒸气。在较高的温度下,热量又会以蒸汽的形式释放。这样的特性,使得 MOC 化合物很适合作为冷却材料。

在 Zhuru Wang 教授的带领下,研究人员从三块 16 平方厘米(2.5 平方英寸)的铝板着手,为其覆盖 MIL-101(Cr)涂层。

每块铝片上的涂层厚度不同,从最薄的 198 微米、到最厚的 516 微米,随后将其置于加热平台。结果发现,涂层对加热至 60℃(140℉)的速度又很大影响。

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红外热成像对比(图自:Chenxi Wang)

一块无涂层的薄板,仅需 5.2 分钟,即可达到 60℃ 。带有较薄和较厚涂层的薄板,可延长至 11.7 ~ 19.35 分钟。

在对该技术进行更实际的测试时,科学家将 MIL-101(Cr)涂层应用于微型计算机上的散热器。

与无涂层的散热片相比,有涂层方案可在 15 分钟的重负载下,将整体运行温度降低 7 ℃ 。

目前 Wang 教授及其同事,正在努力提升材料的导热性。因为一旦彻底干燥,涂层反而会对散热效果造成阻碍。

此外他们希望找到降低成本的方法,因为目前的 MOF 材料还相当昂贵。有关这项研究的详情,已发表在近日出版的《焦耳》(Joule)期刊上。原标题为:

《A Thermal Management Strategy for Electronic Devices Based on Moisture Sorption-Desorption Processes》

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