Ingenieros de la Universidad de Northeastern han desarrollado un nuevo tipo de cerámica que puede adoptar formas finas y complejas, lo que abre nuevas y amplias aplicaciones en el campo de la electrónica.
Descritos como cerámicas termoformables, los nuevos materiales surgieron por un accidente de laboratorio, pero podrían servir como disipadores de calor más eficientes y duraderos, entre otras posibilidades.
El año pasado, los autores del estudio estaban experimentando con compuestos cerámicos experimentales a base de boro para posibles aplicaciones industriales, y al parecer habían llevado el material hasta el punto de ruptura.
Lo sometimos a un soplete y, mientras lo cargábamos, se deformó inesperadamente y se cayó de la fijación. Miramos la muestra en el suelo pensando que era un fallo. Nos dimos cuenta de que estaba perfectamente intacta. Sólo tenía una forma diferente. Lo probamos unas cuantas veces más y nos dimos cuenta de que podíamos controlar la deformación. Y entonces empezamos a moldear el material por compresión y descubrimos que era un proceso muy rápido.
Randall Erb, profesor de ingeniería mecánica e industrial en Northeastern.
El comportamiento del material iba en contra de la sabiduría convencional sobre cómo se forman las cerámicas y lo que son capaces de soportar. Cuando se someten a cambios extremos de temperatura, es probable que estos materiales se agrieten o se rompan, pero el equipo fue capaz de aplicar literalmente un soplete y mantenerlos en una sola pieza.
Es algo único: Las cerámicas termoformables, por lo que hemos visto y leído, no existen realmente. Así que es una nueva frontera en los materiales.
Jason Bice, autor del estudio.
Un examen más detallado de los materiales reveló una microestructura subyacente que les permite transmitir rápidamente el calor. Durante el moldeo y el termoformado, un proceso que suele aplicarse a los polímeros termoplásticos y a las láminas de metal, el equipo descubrió que la cerámica podía moldearse en geometrías complejas, manteniendo una buena resistencia mecánica y conductividad térmica.
También juega a su favor, en lo que respecta a las aplicaciones en electrónica, el hecho de que el material no transporta electrones ni interfiere con las radiofrecuencias (RF). En los smartphones y otros dispositivos, se utiliza una gruesa capa de aluminio para alejar el calor. Pero con su conjunto de propiedades, y la capacidad de tener menos de un milímetro de grosor y ajustarse a diferentes superficies, el equipo ve que el material cerámico sirve como un disipador de calor más eficiente.
Si se coloca un disipador de aluminio en un componente de radiofrecuencia, básicamente se ha introducido una serie de antenas que interactúan con la señal de radiofrecuencia. En cambio, podemos poner nuestro material a base de nitruro de boro dentro y alrededor de un componente de RF y es esencialmente invisible para la señal de RF.
Randall Erb
Vía northeastern.edu
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