Virginia Tech‘te bir laboratuvar, sıvı metal içeren yeni bir 3D baskı malzemesiyle ısı iletimini standart silikona kıyasla 40 kat artırmayı başardı. Yüksek lisans öğrencisi Hugh Grennan, ötektik galyum-indiyum (EGaIn) alaşımını henüz sertleşmemiş polidimetilsiloksan (PDMS) silikonla karıştırarak elde ettiği kompozitin hem elektrik hem ısı iletebildiğini gösterdi. Çalışma, üniversitenin VT MADE adlı ileri üretim merkezindeki Yumuşak Malzemeler ve Yapılar Laboratuvarı’nda yürütülüyor.
Sıvı metal damlacıkları nasıl çalışıyor?
Kullanılan sıvı metal, yaklaşık üçte biri indiyum, geri kalanı galyumdan oluşan ve oda sıcaklığında sıvı halde kalan bir alaşım. Bu metal, silikona karıştırıldığında ince bir galyum oksit tabakasıyla kaplı, çapları 10 ila 100 mikron arasında değişen damlacıklara ayrılıyor. Karışım fırında yaklaşık bir saat bekletildiğinde silikon jelden katıya dönüşürken, içindeki metal damlacıklar sıvı halini koruyor.
Araştırmacılar, damlacıkları şırınga beslemeli bir 3D yazıcıyla basarken nozuldan çıkış hızı ile yazıcı tablasının hareket hızı arasındaki oranı ayarlayarak damlacıkları uzun ve ince şekillere dönüştürebiliyor. Bu uzatma işlemi, ısının damlacıkların uzun ekseni boyunca akmasını sağlıyor ve Michael Bartlett liderliğindeki ekibin 2025 tarihli çalışmasına göre kompozitin ısıl iletkenliğini 9,9 W/mK seviyesine, yani katkısız silikonun yaklaşık 40 katına çıkarıyor.
Bunlar da İlginizi Çekebilir
Elektrik iletimi ve kendi kendini onarma özelliği
Ekip, malzemenin elektrik iletkenliğini de test etti. Döküm bir silikon plakaya bastırıcı bir uçla çizgi çekildiğinde damlacıklar birleşerek sürekli bir iletken hat oluşturuyor ve devreye bağlı küçük bir LED ışık veriyor. Mikroskop altında bu hat, yüzeye sıkışmış metalle tek parça bir çizgi gibi görünüyor.
İlginç olan kısım, bu hattın jilet ile kesilmesinin ardından bile çalışmaya devam edebilmesi. Grennan, kesim sonrası tekrar bastırıldığında LED’in zayıf da olsa yeniden yandığını belirtti. Bunun nedeni, damlacıkların normalde silikon ve kendi oksit kabuklarıyla birbirinden yalıtılmış olması; bir kesik oluştuğunda sıvı metalin çevresinden akarak yeni bir yol bulabilmesi. 2024 tarihli bir makale de bu oksit tabakanın damlacık şeklinin korunmasında kritik rol oynadığını doğruluyor.
Elektrikli araçlardan giyilebilir cihazlara uygulama potansiyeli
Laboratuvarın işaret ettiği kullanım alanları arasında özel tasarım soğutucular, elektrikli araçlarda ve robotlarda yönlendirilmiş soğutma ile esnek giyilebilir cihazlar bulunuyor. Sıvı metal tabanlı soğutma çözümleri aslında PC donanımında da kullanılıyor; örneğin Nvidia GeForce RTX 5090 Founders Edition ekran kartında termal macun yerine galyum alaşımı tercih ediliyor.
IDC verilerine göre 2026’nın ilk çeyreğinde giyilebilir cihaz sevkiyatları küresel çapta 145,7 milyon adede ulaşarak yıllık bazda %4,3 arttı; bu da esnek ve ısıyı verimli yöneten malzemelere olan talebi güçlendiriyor. Rakip araştırma grupları da benzer sıvı metal kompozitler üzerinde çalışsa da Virginia Tech ekibinin kendi kendini onaran iletken yapısı öne çıkıyor. Laboratuvarın yayımladığı en yeni makale, kendiliğinden iletken parçalar üretebilen esnek bir sıvı metal-polimer baskı malzemesini konu alıyor; bu da önümüzdeki dönemde daha verimli ısı yayıcılar ve esnek cihaz kablolarının önünü açabilir.
Kaynak: Tom's Hardware
YORUMLAR
(0)