我们所有最常用的电子设备都依赖于越来越小的微芯片。在更小的芯片上安装更多电路和电源的最大障碍之一是控制热量。随着芯片变小,热量呈指数增长。不仅在一个特定的区域里有更多的晶体管——这在一个小空间里产生更多的热量——而且它们靠得更近,使热量更难散去。

一个研究小组探索了一种新型材料,这种材料有可能在芯片不断缩小的过程中保持冷却。称为“低k”介质的电气绝缘材料最大限度地减少了芯片中的电串扰。通过控制电流以消除信号干扰,低k介质使所有电子产品成为可能。理想情况下,这种材料还能将电流产生的有害热量从电路中吸走。但由于低k材料的导热系数非常低,它们以前无法管理热量。

科学家们一直在寻找一种低k的介质材料,它可以在更小的尺度上处理热传导和固有的空间问题。利用二维共价有机框架(COFs),该团队开发了高质量多孔COF薄膜,最终解决了热问题。这种材料不仅k低,而且导热系数高。该团队目前正在应用这种新型材料来满足在高密度芯片上小型化晶体管的要求。

该团队采用了一种单原子厚度的聚合物薄片,称为2D,并通过在特定的结构中分层来控制它们的性质。COFs由于其二维层结构和多孔结构而表现出低k性能和热导率。

研究人员正在探索这种新型材料的应用,如化学传感。这些材料可以用来测定(或检测)空气中有哪些化学物质以及这些化学物质的含量。了解了空气中的化学物质,研究人员可以优化食物的储存、运输和分配,以减少全球食物浪费。

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本文首次发表于《华尔街日报》2021年6月号yabovip16.com杂志。

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