Wärmeleitendes Polymer Hohle Nanofäden sollen Elektronik effizient kühlen

Polymer-Kunststoffe sind eigentlich sehr schlechte Wärmeleiter. Durch eine spezielle Anordnung des Polymers in Form von hohlen Nanofäden haben Forscher der Georgia Institute of Technology das nun geändert – mit möglichen Folgen für die Entwärmung von Elektronik.

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Normale Polymere leiten Wärme ziemlich schlecht. Der Grund liegt in der recht chaotischen Anordnung der Molekülketten in dem Material. Die lassen sich zwar auch in eine Art kristalline Struktur bringen, doch dann wird das Material sehr brüchig.

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Einen anderen Weg gingen daher Professor Baratunde Cola und seine Kollegen vom Georgia Institute of Technology (GeorgiaTech): Mithilfe einer porösen Form brachten sie das Polymer ihrer Wahl – Polythiophen – in die Form hohler Nanofäden mit einem Durchmesser von rund 18 bis 300 Nanometern. Das entstandene Material lässt sich in Wasser oder anderen Lösungsmitteln auflösen und als eine Art Wärmeleitpaste etwa zwischen elektronischen Bauteilen und Kühlkörpern verwenden. Es besitzt nicht nur eine vergleichsweise hohe thermische Leitfähigkeit von bis zu 4,4 W/mK – herkömmliche Polymere liegen meist bei etwa 0,1 bis 0,5 W/mK.

Was das Material darüber hinaus interessant macht, ist die Tatsache, dass damit eine sehr dünne Hitzeleitschicht von etwa drei Mikrometern möglich ist, die gleichzeitig Hitzequelle und Senke sehr großflächig verbindet. Laut den Forschern bringen es viele etablierte Wärmeleitmaterialien nur eine Kontaktquote von etwa einem Prozent. Test mit einer Erwärmung des Materials auf rund 200 Grad Celsius über 80 Zyklen hätten zudem eine große Robustheit des Materials gezeigt, hieß es.

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