Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из Китая предложили новый способ синтеза металлических композитов на основе меди, армированных твердыми карбидами. Технология направлена на повышение надежности компьютерного оборудования, в том числе чипов и систем охлаждения. Об этом сообщили в Минобрнауки РФ.
Медные сплавы традиционно применяются в электронике и теплоотводах благодаря высокой тепло- и электропроводности. Для улучшения механических характеристик к меди добавляют твердые карбиды, которые повышают прочность без существенного снижения проводимости. Однако существующие методы создания таких композитов имеют ограничения, затрудняющие их массовое промышленное внедрение.
Технология синтеза и её преимущества
Разработанный учеными ТПУ метод позволяет контролировать форму, размер и распределение карбидов внутри медной матрицы. Это достигается за счет технологии in situ – совмещения компонентов непосредственно в зоне дугового разряда. Такой подход обеспечивает более надежное, плотное и однородное соединение карбида с медью, что улучшает механические и тепловые характеристики готовых композитов.
«Главная проблема аналогичных методов получения металломатричных композитов на основе меди – высокая пористость, которая снижает свойства готовых изделий. Предложенная технология позволяет обеспечить более надежное соединение карбида с медной матрицей, что позволяет улучшить механические и тепловые характеристики», – отметил Дмитрий Никитин, доцент отделения электроэнергетики и электротехники ТПУ, один из авторов исследования.
Результаты испытаний и области применения
Испытания показали, что новые композиты в сравнении с аналогами и чистой медью обладают улучшенными характеристиками: повысились показатели плотности, твердости и теплопроводности. Полученные материалы подходят для изготовления радиаторов и оснований для высокопроизводительных и миниатюрных электронных устройств, а также компьютерных чипов.
Применение таких систем охлаждения позволит избежать отказов оборудования, вызванных перегревом и механической деформацией. В будущем метод может стать основой для создания устройств теплоотвода нового поколения в электронной технике.
В исследовании участвовали ученые из России и Китая. Работа поддержана грантом Российского научного фонда. Результаты опубликованы в журнале Composites Communications.