Функциональные энергоэффективные поверхности для интенсификации тепломассообмена и термоинтерфейсные материалы для охлаждения электронных и энергетических устройств

В последние годы в связи с ростом энергетической мощности большинства устройств слаботочной и сильноточной электроники и энергетики, оптоэлектроники, созданием центров обработки данных, систем хранения и обработки информации, с развитием современных телекоммуникационных систем и т.д., а также систем хранения электрической энергии (в частности, литий-ионных и других батарей), все важнее и критичнее становится проблема термостабилизации и отвода избыточного тепла от указанных устройств. Последние события, связанные с возгоранием и взрывами систем хранения энергии в литий-ионныхаккумуляторах, проблемы возникновения «тепловой стены» в законе Мура за счет невозможности отвода тепла от горячих точек наноразмерных компонентов электроники и оптоэлектроники, проблемы охлаждения антенных устройств в ограниченных пространствах их конструктивных решений, невозможность эффективного охлаждения сверхъярких светодиодных блоков и т.д. – делают вопросы теплоотвода и термостабилизации одними из важнейших проблем современной и будущей перспективной энергетики, микро- и наноэлектроники и оптоэлектроники. Решение указанных проблем связано с необходимостью разработки и создания функциональных энергоэффективных поверхностей для интенсификации тепломассообмена и термоинтерфейсных материалы для охлаждения электронных и энергетических устройств. Цели и задачи настоящей работы состоят в исследованиях новых функциональных энергоэффективных материалов, в изучении их теплофизических и электрофизических свойств, процессов смачивания и растекания по поверхностям этих материалов потенциальных рабочих жидкостей, которые могут использоваться в широком диапазоне их состояний (от жидкого до парообразного) для снятия и теплоотвода с поверхностей избыточной тепловой мощности и их термостабилизации. В рамках работы предполагается разработка и создание функциональных энергоэффективных поверхностей, обработанных фемтосекундными лазерными импульсами, мезоструктурных поверхностей c оригинальными компонентами в виде монодисперсных микросфер различного диаметра, нанокомпозитов и нанокомпаундов с полимерными матрицами и нановключениями на базе нанопроволок, нанотрубок и наночастиц, включая наноалмазы, графен и графеновые структуры. Будут также исследованы новые высокотемпературные керамические материалы на базе нитрида алюминия для включения их в схемы отвода тепла с добавлением других термоинтерфейсных материалов. Для большинства указанных материалов ранее не исследовались теплофизические и электрофизические, а также механические (например, прочность на сжатие и на разрыв) свойства. Научная новизна проекта состоит в разработке и создании новых перспективных энергоэффективных материалов, в создании и освоении методик измерения механических, теплофизических и электрофизических характеристик получаемых материалов, проведении серий исследований по потенциальному технологическому использовании полученных материалов для систем охлаждения устройств энергетики и электроники, оптоэлектроники, систем телекоммуникаций.