Разработка методов тестирования теплопроводности для исследования новых видов термопаст

Коммерческие установки для измерения теплопроводности обладают высокой стоимостью — от 1 млн рублей, что делает их недоступными для большинства лабораторий и ограничивает возможности исследования новых теплопроводных материалов. В России нет ГОСТа, определяющего теплопроводность термопаст, тем более нет сертифицированных центров, осуществляющих тестирование теплопроводности термопаст в их диапазоне теплопроводности (от 5 Вт/(м К)). Создание собственной установки позволит значительно сократить расходы и расширить возможности для проведения экспериментальных исследований.

В мире существуют термопасты, которые, по заявлениям продавцов, содержат графен, но наши предварительные тесты показывают, что это не что иное, как маркетинговая уловка, графена в их составе нет. Сама область добавок графена в теплопроводящие пасты в мире активно развивается, но преимущественно эти исследования касаются технологии получения графена и, соответственно, термопаст на основе графена лабораторным, немасштабируемым методом. Научная новизна проекта заключается в исследовании теплопроводных свойств термопаст на основе графена, полученных масштабируемым образом технологией ультразвуковой диспергации графена в минеральном масле с добавками.   В рамках проекта в первой его части будет разработана методика измерения теплопроводности на основе международного стандарта ASTM D5470, адаптированная для широкого спектра материалов. Во второй части проекта будут проведены исследования влияния графена и других добавок на теплопроводящие свойства термопас. Ожидается получение экспериментальных данных, которые позволят уточнить механизмы теплопередачи в графеносодержащих и традиционных термопастах.

Графен – перспективный материал, обладающий высокими удельными характеристиками – прочностью, электропроводностью, теплопроводностью и прочими. Настоящее состояние графеновой индустрии таково, что многие исследования, направленные на создание конечных продуктов на основе графена, проводятся только в лаборатории, и их масштабирование невозможно по причинам, связанным с ограничениями в способах производства графена. Нами разработан пилотный состав термопасты на основе графена, показывающий высокие характеристики – на вычислительном оборудовании (процессорах ПК, майнинговом оборудовании) этот состав термопасты уже показывает преимущества, по сравнению с классическими составами термопаст на основе крупных частиц керамики, оксидов и прочих. Для дальнейшего развития этого направления требуется техническое оборудование для проверки и тестирования качества экспериментальных составов термопаст. Проект направлен на разработку недорогой установки для измерения теплопроводности термопасты на основе графена. Важность исследования обусловлена потребностью в создании эффективных теплопроводных материалов для систем охлаждения в электронике и энергетике.

В рамках проекта будет разработана установка, позволяющая подавать тепло мощностью до 300 Вт через слой теплопроводящего материала, точно контролируя поток тепла, падение температуры на слое термопасты, а также толщину слоя термопасты. Наличие методики тестирования термопаст, основанной на планируемом приборе – основа дальнейшего развития направления графеносодержащих термопаст.