Высокотемпературная электроника?

От iPhone на Земле до марсоходов на Марсе большинство электронных устройств работает только в определенном температурном диапазоне. Смешивая два органических материала, исследователи из Университета Пердью смогли создать электронику, которая выдерживала бы сильную жару.

Этот новый пластиковый материал может надежно проводить электричество при температуре до 220 градусов Цельсия.

«Коммерческая электроника работает при температурах от - 40 до + 85 градусов по Цельсию. За пределами этого диапазона она будут работать со сбоями, - сказал Цзяньго Мей (Jianguo Mei), профессор органической химии в Университете Пердью. - Мы создали материал, который может работать при высоких температурах, смешав два полимера».

Одним из них является полупроводник, который может проводить электричество, а другим - обычный изолирующий полимер, который можно представить, когда думать о обычном пластике. Чтобы заставить эту технологию работать для электроники, исследователи не могли просто объединить их вместе - им пришлось возиться с соотношениями.

«Один из пластиков переносит заряд, а другой может противостоять высоким температурам, - говорит Аристид Гумюсенге (Aristide Gumyusenge), ведущий автор статьи и аспирант из Purdue. - Когда вы смешиваете их вместе, вы должны найти правильное соотношение, чтобы одно не доминировало над другим».

Исследователи обнаружили несколько свойств, которые необходимы для этой работы. Два материала должны быть совместимы для смешивания и должны присутствовать примерно в одинаковом соотношении. Это приводит к организованной, взаимопроникающей сети, которая позволяет электрическому заряду течь равномерно, сохраняя при этом свою форму при экстремальных температурах.

Самым впечатляющим в этом новом материале является не его способность проводить электричество при экстремальных температурах, а то, что его производительность не меняется. Обычно производительность электроники зависит от температуры. Эксплуатационные качества этих новых полимерных смесей остаются стабильными в широком диапазоне температур.

Электроника для экстремальных температур может быть полезна ученым в Антарктике или путешественникам по Сахаре, но они также важны для функционирования автомобилей и самолетов повсюду. В движущемся транспортном средстве выхлопная труба настолько горячая, что датчики не могут располагаться слишком близко, и расход топлива должен контролироваться дистанционно. Если бы датчики могли быть непосредственно подключены к выхлопу, операторы получили бы более точные показания. Это особенно важно для самолетов, которые имеют сотни тысяч датчиков.

«Многие области применения ограничены тем фактом, что эти пластики разрушаются при высоких температурах, и это может быть способом изменить это, - сказал Бретт Савойя (Brett Savoie), профессор химического машиностроения в Пердью. - Солнечные элементы, транзисторы и датчики должны выдерживать большие изменения температуры во многих приложениях, поэтому решение проблем стабильности при высоких температурах действительно важно для электроники на основе полимеров».

Исследователи проведут дальнейшие эксперименты, чтобы выяснить, каковы истинные пределы температуры (высокие и низкие) для их нового материала. По словам проф. Мэй, заставить органическую электронику работать в условиях холода еще сложнее, чем заставить ее работать в условиях сильной жары.

Новый органический пластик позволяет электронике функционировать при экстремальных температурах без ущерба для производительности

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365