Sicherlich ist Ihnen schon einmal eine klebrige, dehnbare Figur begegnet, die Sie gegen eine Wand werfen und die dann langsam auf den Boden sinkt. Es ist ein weit verbreiteter Irrglaube, dass die Zehen von Geckos ähnlich klebrig sind.
Würden die Zehen eines Geckos jedoch mit der gleichen Adhäsion funktionieren, wäre es für einen Gecko zu schwierig, zu gehen oder gar zu laufen; Raubtiere würden diesen Mangel an Evolution sehr genießen. Wenn wir uns den Fuß eines Geckos genauer ansehen, fühlen sich die Zehen tatsächlich weich und glatt an. Die Zehen bleiben nur dann an einer Oberfläche "kleben", wenn Mikrofasern - so genannte Setae - zum Einsatz kommen, indem die Zehen parallel zur Oberfläche gleiten.
Die Heat-Spring® von Indium Corporation macht sich die Natur zunutze: Die Formbarkeit von Indium minimiert den Oberflächenwiderstand und erhöht den Wärmefluss. Die Spitzen im Heat-Spring-Muster wirken wie die Zehen eines Geckos und ermöglichen es der Heat-Spring, an einer Oberfläche zu haften - anstelle einer elastischen Feder sorgt die Haftung dafür, dass das Material während des Zyklus in Kontakt bleibt.
Die Haarbüschel bestehen aus dem Protein Beta-Keratin. Auf nanoskopischer Ebene führen die intermolekularen Kräfte der Seten zu einer Haftkraft von 1 bis 1000 nanoNewton; eine starke Haftkraft, die es einem Gecko ermöglicht, mit einer Geschwindigkeit von etwa drei Fuß pro Sekunde vertikal zu laufen - aber sie verblasst im Vergleich zum Druckbereich von Heat-Spring von 35 psi bis 100+ psi.
Die Wissenschaftler der Indium Corporation waren der Entwicklungskurve weit voraus: Als Heat-Spring vor Jahren von Bob Jarrett und Jordan Ross entwickelt wurde, geschah dies, um den Bedarf eines Kunden an der Entwicklung eines leistungsstarken Wärmeleitmaterials (TIM) zu erfüllen. Herkömmliche Polymer-TIMs hatten damals aufgrund der geringen Leitfähigkeit der Polymere inhärente Probleme. Unter weniger als ein JahrHeat-Spring geboren wurde. Umgekehrt haben Forscher festgestellt, dass die Klebrigkeit der Geckozehe dauerte Millionen von Jahren zu entwickeln, wie ein in kreidezeitlichem Bernstein eingeschlossener Gecko beweist.
Die Indium-Heizfeder durchlief während ihrer frühen Entwicklungsphasen viele Iterationen - oder sollten wir es vielleicht "Evolution" nennen -, da unsere Erfinder versuchten zu verstehen, wie sie den Kontaktwiderstand durch eine Änderung der Oberflächenform des Indiums verringern können. Beachten Sie, dass das Hinzufügen eines Musters auch die Kontaktfläche verringerte. Dies schien den Prinzipien der Wärmeübertragung zuwiderzulaufen. Da sich der Wärmewiderstand jedoch aus drei Grundprinzipien zusammensetzt - Volumenleitfähigkeit, Kontaktwiderstand und Dicke der Verbindungslinie - könnte ein Teil der Gleichung den Gesamtwiderstand stärker beeinflussen als ein anderer. Da Indium weich ist und eine hohe Leitfähigkeit hat, konnten die Erfinder mit verschiedenen Oberflächen spielen.
Wie behebt dieser Indiumfilm die Mängel herkömmlicher Polymer-TIMs (geringe Leitfähigkeit und thermische Fehlanpassung zwischen dem Polymer und den leitfähigen Füllstoffen)? Jarrett: "Indium ... ist hoch leitfähig und passt sich gut an die Grenzflächen an. Da es ein Metall ist, leitet es Wärme (und Strom) mit seinen Elektronen, so dass die thermische Fehlanpassung kein Problem darstellt. Polymere, Halbleiter und der keramische Füllstoff der Polymer-TIMs sind auf Gitterschwingungen angewiesen, um Wärme zu leiten. Wenn die Schwingungsfrequenzen nicht übereinstimmen, wird die Wärmeübertragung an jeder Schnittstelle innerhalb des TIMs unterbrochen. Durch die Verwendung eines leitfähigen Metalls (z. B. Indium) wird dieses Problem gänzlich vermieden."
In der heutigen Welt ist das Internet immer stärker mit den Dingen verwoben, die wir am häufigsten benutzen: intelligente Fernseher, Uhren, Kühlschränke, Thermostate usw. Diese Geräte sind mit großen Rechenzentren verbunden, die eine enorme Menge an Energie verbrauchen. Um schneller, energieeffizienter und nachhaltiger zu arbeiten, ist die Eintauchkühlung eine Schlüsseltechnik für das Wärmemanagement dieser Computergeräte. Die Komponenten werden in eine wärmeleitende, aber dielektrische Flüssigkeit oder Kühlflüssigkeit "eingetaucht", und die Wärme wird durch Zirkulation der Kühlflüssigkeit abgeleitet. Heat-Spring eignet sich aufgrund seiner Komprimierbarkeit und seines hohen Profils perfekt für diese Anwendung.
Als weitere Rückbesinnung auf die Natur besteht Heat-Spring aus reinem Indium, einem nachhaltigen Element, für das die Indium Corporation ein Rückgewinnungs- und Recyclingprogramm anbietet. Je nach Anwendung ist Heat-Spring jedoch auch in einer Vielzahl von Legierungen erhältlich, darunter InSn, InAg und Sn+.
Mit aufrichtiger Anerkennung für die genetische Evolution, die zu klammerfüßigen Geckos geführt hat, blicken die Forscher der Indium Corporation oft auf die natürliche Welt, um sich bei der Entwicklung der nächsten Generation der Materialwissenschaft inspirieren zu lassen und kreativ zu sein.
Verfasst von MarCom-Spezialist Christian Vischi.
