مادة مستوحاة من بياض البيض تبرد الأجهزة بسرعة بأداء مرتفع وبتكلفة منخفضة

مادة جديدة مستوحاة من بياض البيض توفر تبديد حرارة أسرع للأجهزة، بخفة وزن وتكلفة منخفضة، وتحسين أداء الإلكترونيات.

طور فريق بحثي في معهد كوريا لعلوم المواد (KIMS) مادة مركبة عالية الأداء لتبديد الحرارة تجمع بين صداقة البيئة وتكلفة التصنيع المنخفضة.

قاد البحث الدكتورة هيون-آي تشا من قسم أبحاث المواد النانوية، حيث استخدم الفريق عملية تكوين الرغوة بالبروتين المستوحاة من بياض البيض لإنشاء هيكل ثلاثي الأبعاد من أكسيد المغنيسيوم (MgO)، مما شكل مسارات حرارية فعّالة تُمكّن من نقل الحرارة بسرعة وكفاءة.

أظهرت المادة المطورة موصلية حرارية تصل إلى 2.6 ضعف المواد المركبة التقليدية، وفقًا للدراسة المنشورة في مجلة  Advanced Science.

مع تطور الأجهزة الإلكترونية وزيادة الأداء وتصغير حجمها، يزداد توليد الحرارة، ما يجعل إدارة الحرارة أمرًا بالغ الأهمية. وبالأخص في السيارات الكهربائية، فإن ضعف التبريد قد يؤدي إلى تدهور الأداء أو حتى الحرائق، ما يبرز أهمية مواد الواجهة الحرارية (TIMs).

تتميز الطريقة التقليدية لدمج المواد الناقلة للحرارة في مصفوفة البوليمر بعدم انتظام توزيع الجسيمات، ما يؤدي إلى قطع المسارات الحرارية وصعوبة تحقيق الأداء المطلوب.

بينما تسمح طريقة الرغوة البروتينية بإنشاء شبكة ثلاثية الأبعاد مترابطة باستمرار، ما يحافظ على استمرارية انتقال الحرارة ويحقق موصلية حرارية تصل إلى 17.19 W/m·K.

تُظهر المادة المطورة أداءً أعلى من أكسيد الألمنيوم (Al₂O₃) ومواد النيتريد التقليدية، كما تم دمجها مع راتنج الإيبوكسي لتصبح جاهزة للاستخدام العملي.

يتوقع أن تُحسن هذه التقنية أداء واستقرار الأجهزة عالية الحرارة مثل المعدات الإلكترونية، حزم أشباه الموصلات، بطاريات السيارات الكهربائية، أجهزة الاتصال 5G، والخوادم عالية الأداء.

كما ستساهم في تعزيز الاكتفاء التكنولوجي لكوريا الجنوبية في مجال مواد إدارة الحرارة، خصوصًا مع اعتماد السوق المحلي بشكل كبير على الواردات.

قالت الدكتورة هيون-آي تشا: “من خلال عملية الرغوة بالبروتين، يمكننا إنتاج مواد عالية الموصلية الحرارية بطريقة صديقة للبيئة وفعّالة من حيث التكلفة، هذه الدراسة مثال قوي على إمكانية تطوير مواد خفيفة وعالية الأداء لتبديد الحرارة”.