Американские учёные создали материал для электронной техники, устойчивый к экстремальной жаре. От земных смартфонов до марсоходов — большинство типов электроники работают только в определенном температурном диапазоне. Экстремальную жару и холод не выносят чувствительные электронные системы.
Сочетая два органических материала, исследователи из Университета Пёрдью (Purdue University) сумели создать электронику, которая выдерживает сильную жару. Этот новый пластиковый материал может надежно передавать электричество при температуре до 220 градусов Цельсия, говорится в отчете, опубликованном в журнале Science.
«Коммерческая электроника работает при температуре от минус 40 до плюс 85 градусов по Цельсию. За пределами этого диапазона устройства просто повредятся », — сказал профессор органической химии Университета Цзянго Мэй. «Смешав два полимера, мы создали материал, который может работать при гораздо более высоких температурах».
Процесс создания нового материала для электроники
Одним из этих двух материалов является полупроводником, который может проводить электричество. Другой — простой изолирующий полимер, который каждый может себе представить, потому что видел обычный пластик. Чтобы эта технология работала для электроники, исследователи решили смешать их вместе. Учёные экспериментировали с изменениями пропорций материалов.
«Один пластик переносит заряд, а другой выдерживает высокие температуры», — объясняет ведущий автор доклада. «Когда вы смешиваете их, вы должны найти правильное соотношение, чтобы они хорошо сливались и не доминировали одно над другим».
Исследователи обнаружили несколько свойств, которые необходимы для этого. Эти два материала должны быть совместимы, чтобы получилось смешивание и оно было приблизительно равным в пропорции. Это привело к образованию «организованной, взаимопроникающей сети, которая позволяет электрическому заряду течь равномерно», сохраняя при этом свою форму при экстремальных температурах.
Самым впечатляющим в этом новом материале является даже не его способность проводить электричество при экстремальных температурах. Важно, что он сохраняет свои свойства неизменными, несмотря на сильные температурные перепады. Исследователи сообщают, что эффективность новой полимерной смеси остается стабильной в широком диапазоне температур.
Где будут использовать новый материал
Электроника для экстремальных температур может быть полезна во многих областях. Она нужна ученым, путешествующим в Антарктиду и Сахару. Кроме этого температуроустойчивая электроника важна для эксплуатации автомобилей и самолетов.
При движении транспортного средства выхлопная система настолько горячая, что рядом с ней нельзя установить датчики. Поэтому приходится контролировать расход топлива на расстоянии. Если датчики могут быть напрямую подключены к выхлопному тракту, будут получена более точная информация о сжигании топлива. Это особенно важно для самолетов с тысячами датчиков.
«Многие современные приборы ограничены тем фактом, что пластмассы разрушаются при высоких температурах. Мы нашли способ решить эту проблему», — сказал Бретт Савой, профессор химического машиностроения в Пёрдью. «Солнечные элементы, транзисторы и датчики должны подвергаться значительным изменениям температуры во многих областях. Поэтому решение проблемы стабильности при высоких температурах имеет решающее значение для полимерной электроники».
Исследователи сейчас готовятся к проведению дополнительных экспериментов, чтобы понять истинные пределы температуры, которые способен вынести новый материал для электроники. По словам Мэй, заставить органическую электронику работать в условиях сильного холода труднее, чем наладить её работу в жару.
