Trend rozwojowy materiału termoprzewodzącego
Wysokie temperatury mogą mieć szkodliwy wpływ na stabilność, niezawodność i żywotność komponentów elektronicznych. Często pomiędzy elementami elektronicznymi a radiatorami występują niewielkie odstępy, w wyniku czego rzeczywista powierzchnia styku wynosi zaledwie 10% powierzchni podstawy radiatora, co poważnie utrudnia przenoszenie ciepła. Zastosowanie materiału interfejsu termicznego do wypełnienia szczelin może znacznie zmniejszyć opór cieplny styku i zapewnić terminowe odprowadzanie ciepła generowanego przez nagrzewające się elementy elektroniczne.
Wraz z nadejściem ery Internetu przedmiotów integracja produktów elektronicznych stale się poprawia. Ponadto wprowadzenie sygnałów o wysokiej częstotliwości i modernizacja komponentów sprzętowych doprowadziły do podwojenia liczby podłączonych urządzeń i anten, co skutkuje ciągłym wzrostem zużycia energii i szybkim wzrostem wytwarzania ciepła. Materiał interfejsu termicznego charakteryzuje się doskonałą przewodnością cieplną i dużą zdolnością adaptacji do środowiska, co zapewnia potężną pomoc w wysokiej integracji i miniaturyzacji sprzętu i oczekuje się, że stanie się najbardziej przełomowym i transformacyjnym rozwiązaniem w zakresie zarządzania ciepłem.
Jeśli chodzi o przemysł, przemysł elektroniczny, reprezentowany przez trzy gorące sektory, stawia coraz większe wymagania w zakresie zaawansowanych systemów zarządzania ciepłem i materiałów interfejsu termicznego:
Inteligentna elektronika użytkowa:Produkty elektroniczne smartfonów i tabletów mają szczelną i wysoce zintegrowaną strukturę, a ciągła poprawa gęstości strumienia ciepła stawia coraz wyższe wymagania wobec systemów zarządzania ciepłem.
Sprzęt komunikacyjny:sprzęt komunikacyjny staje się coraz bardziej złożony, zużycie energii rośnie, a wartość cieplna szybko rośnie, co spowoduje ogromny wzrost zapotrzebowania na materiał interfejsu termicznego.
Elektronika samochodowa:z jednej strony temperatura pracy elektronicznego modułu sterującego silnika, modułu zapłonu, modułu mocy i różnych czujników jest wyjątkowo wysoka; z drugiej strony moc akumulatorów pojazdów nowej generacji jest ogromna, a tradycyjne chłodzenie powietrzem i chłodzenie wodą nie wystarczą, aby poradzić sobie z ogromnym rozpraszaniem ciepła. Istnieje pilne i spersonalizowane zapotrzebowanie na materiał interfejsu termicznego.
Ponadto urządzenia stosowane w lotnictwie, kosmonautyce, wojsku i innych dziedzinach zwykle muszą pracować w trudnych warunkach, takich jak wysoka częstotliwość, wysokie napięcie, duża moc i ekstremalne temperatury, a także wymagają wysokiej niezawodności, długiego czasu bezawaryjnej pracy i wyjątkowo wysokie kompleksowe wymagania dotyczące wydajności materiałów rozpraszających ciepło.
Według danych badawczych BCC wielkość światowego rynku materiałów termoprzewodzących wzrosła z 716 mln dolarów w 2014 r. do 937 mln dolarów w 2018 r., przy złożonej rocznej stopie wzrostu wynoszącej 7,4%. Oczekuje się, że w 2021 r. wielkość rynku osiągnie 1,08 miliarda dolarów. Wśród nich region Azji i Pacyfiku przekroczy 812 milionów dolarów, Europa około 113 milionów dolarów, Ameryka Północna około 101 milionów dolarów, a pozostałe regiony około 54 miliony dolarów. dolarów amerykańskich.
Kompozyty termoprzewodzące na bazie polimerów mają zalety małej gęstości, doskonałych właściwości dielektrycznych, niskich cen surowców i łatwej obróbki, ale przewodność cieplna kompozytów przewodzących ciepło na bazie polimerów jest stosunkowo niska. Nieorganiczne nanomateriały, takie jak tlenek glinu, azotek glinu, węglik krzemu, azotek boru i nanorurki węglowe, mogą skutecznie poprawić przewodność cieplną materiałów polimerowych, ale nieorganiczne wypełniacze powodują, że materiały polimerowe stają się kruche i twarde. Obecnie nie ma dobrego rozwiązania tego problemu, a rynek międzynarodowy i krajowy podążają w zasadzie tą samą drogą.
Idealny materiał interfejsu termicznego powinien charakteryzować się następującymi cechami: wysoką przewodnością cieplną, wysoką elastycznością, zwilżalnością powierzchni, odpowiednią lepkością, wysoką wrażliwością na nacisk, dobrą stabilnością termiczną i w cyklu zimnym, możliwością ponownego użycia itp. Dlatego należy rozważyć dalsze kwestie:
Po pierwsze, przy projektowaniu kompozytów na bazie polimerów potrzebny jest bardziej zaawansowany projekt zbrojenia, aby poprawić przewodność cieplną przy jednoczesnym zapewnieniu właściwości mechanicznych;
Po drugie, w zakresie przygotowania i obróbki materiału konieczne jest poprawienie wiązania na styku wypełniaczy, wzmocnień i osnowy, aby uzyskać idealną konfigurację materiału kompozytowego;
Po trzecie, jeśli chodzi o podstawowe badania teoretyczne, konieczne jest dalsze zrozumienie wieloskalowego przewodzenia ciepła fononów, mechanizmu przewodzenia nośnika, mechanizmu sprzęgania elektronów fononów, złożonego mechanizmu transportu elektronów i fononów na granicy faz itp., aby zapewnić podstawy teoretyczne projekt materiału interfejsu termicznego.
