2009年6月16日
Nanoelectromechanical系统(NEMS)设备有可能改变世界的传感器:运动、化学、温度等。但从微观尺度下纳米机电设备需要找到一个方式散热这个小设备的输出。
碳纳米管的图展示了一个层次网络模拟细胞的蛋白质网络连接一个小热源(红色区域)作为散热器的面积较大。
最近在一篇发表在《纳米快报》,马库斯·比勒教授和徐博士后挚萍麻省理工学院的土木与环境工程系说,解决方案是使用热材料,构建这些设备自然消散热量从设备的中心通过层次分支网络的碳纳米管。这个热的模板材料的设计是一个活细胞,具体来说,分层蛋白质网络,允许一个细胞核与细胞的外层区域。
“现在的结构与碳纳米管在设计材料使用像意大利面条,“比勒说,研究蛋白质材料在纳欧洲杯足球竞彩米和原子的尺度的目标使用biomimetic-engineering原则来设计人造材料。“我们显示精确排列的碳纳米管类似发现在细胞的细胞骨架将创建一个热材料,有效地消散热量,从而防止NEMS设备失败或融化。”
NEMS器件的特点是非常小的,高密度热源不能通过传统的方式冷却。即使是微机电系统(MEMS)装置用于汽车和电子很难很酷,因为传统的热管理策略如粉丝、体液,贴和线路通常不工作在这些小尺度;热量积聚在MEMS经常导致灾难性的设备故障,这限制了更大的系统的可靠性。
但导热纤维或碳纳米管(碳纳米管),可以连接到中心的热源的NEMS器件有限热源本身的物理尺寸。比勒和徐证明一个简单的几何结构- branched-tree层次结构的至少两个树枝发芽每个分支——更有效的散热比无等级的“意大利面条”大多数现有CNT-based材料。
他们表明,单纤维(或分支机构)与热源相连,与99年额外的分支和散热器之间的联系,将提供相同的耗散效应如果50长纤维被直接连接到热源。如果五碳纳米管排列在热源直接连接,每一个都使用这个branched-tree层次结构,散热将相当于250从热源直接连接到一个外部散热器。
“我们的理解提供了一个突破nanostructural元素如何有效利用桥从纳米尺度到宏观层次结构的形成,”徐说。“结果可以改变设备设计及其制造通过使高度集成系统的技术创新。”