Starea de dezvoltare și contramăsuri ale materialului de interfață termică
Temperaturile ridicate pot avea efecte dăunătoare asupra stabilității, fiabilității și duratei de viață a componentelor electronice. Există adesea mici decalaje între componentele electronice și radiatoare, ceea ce duce la o zonă de contact reală de doar 10% din suprafața de bază a radiatorului, ceea ce împiedică grav transferul de căldură. Utilizarea materialului de interfață termică pentru a umple golurile poate reduce semnificativ rezistența termică de contact și poate asigura că căldura generată de componentele electronice de încălzire este descărcată în timp.
Odată cu apariția erei Internetului lucrurilor, integrarea produselor electronice continuă să se îmbunătățească. În plus, introducerea semnalelor de înaltă frecvență și modernizarea componentelor hardware au condus la o dublare a numărului de dispozitive și antene conectate, rezultând o creștere continuă a consumului de energie și o creștere rapidă a generării de căldură. Materialul de interfață termică are o conductivitate termică excelentă și o adaptabilitate puternică la mediu, care oferă un ajutor puternic pentru integrarea și miniaturizarea înalte a echipamentelor și se așteaptă să devină cele mai perturbatoare și transformatoare soluții de management termic.
În ceea ce privește industrie, industria electronică, reprezentată de cele trei sectoare fierbinți, prezintă din ce în ce mai multe cereri pentru sisteme avansate de management termic și material pentru interfața termică:
Electronice inteligente de consum:Produsele electronice ale smartphone-urilor și tabletelor au o structură strânsă și foarte integrată, iar îmbunătățirea continuă a densității fluxului de căldură a impus cerințe din ce în ce mai mari pentru sistemele de management al căldurii.
Echipamente de comunicare:echipamentele de comunicații devin din ce în ce mai complexe, consumul de energie este în creștere, iar valoarea termică crește rapid, ceea ce va aduce o cerere incrementală uriașă pentru material de interfață termică.
Electronica auto:pe de o parte, temperatura de lucru a modulului de control electronic al motorului, a modulului de aprindere, a modulului de putere și a diferiților senzori este extrem de ridicată; pe de altă parte, puterea bateriei vehiculelor cu energie nouă este uriașă, iar răcirea tradițională cu aer și răcirea cu apă nu sunt suficiente pentru a face față disipării uriașe a căldurii. Există o cerere urgentă și personalizată pentru material de interfață termică.
În plus, dispozitivele utilizate în aviație, aerospațial, militar și alte domenii trebuie de obicei să funcționeze în medii dure, cum ar fi frecvența înaltă, tensiune înaltă, putere mare și temperaturi extreme și necesită fiabilitate ridicată, timp lung de lucru fără defecte și extrem de cerințe de înaltă performanță cuprinzătoare pentru materialele de disipare a căldurii.
Potrivit datelor cercetării BCC, dimensiunea pieței globale a materialului de interfață termică a crescut de la 716 milioane de dolari în 2014 la 937 de milioane de dolari în 2018, cu o rată de creștere anuală compusă de 7,4%. Este de așteptat ca dimensiunea pieței să ajungă la 1,08 miliarde de dolari în 2021. Printre acestea, regiunea Asia Pacific va depăși 812 milioane de dolari SUA, Europa aproximativ 113 milioane de dolari SUA, America de Nord aproximativ 101 milioane de dolari și alte regiuni aproximativ 54 de milioane de dolari. Dolari americani.
Compozitele termoconductoare pe bază de polimeri au avantajele unei densități scăzute, proprietăți dielectrice excelente, prețuri scăzute ale materiilor prime și o prelucrare ușoară, dar conductivitatea termică a compozitelor termoconductoare pe bază de polimeri este relativ scăzută. Nanomaterialele anorganice, cum ar fi oxidul de aluminiu, nitrura de aluminiu, carbura de siliciu, nitrura de bor și nanotuburile de carbon pot îmbunătăți în mod eficient conductivitatea termică a materialelor polimerice, dar materialele de umplutură anorganice vor face materialele polimerice fragile și dure. În prezent, nu există o soluție bună la această problemă, iar piața internațională și cea internă sunt practic pe aceeași cale.
Materialul ideal pentru interfața termică ar trebui să aibă următoarele caracteristici: conductivitate termică ridicată, flexibilitate ridicată, umectabilitate a suprafeței, vâscozitate adecvată, sensibilitate la presiune ridicată, stabilitate bună la ciclul termic și la rece, reutilizabil etc. Prin urmare, trebuie abordate alte probleme:
În primul rând, în proiectarea compozitelor pe bază de polimeri, este nevoie de un proiect mai avansat de armătură pentru a îmbunătăți conductibilitatea termică, asigurând în același timp proprietățile mecanice;
În al doilea rând, în ceea ce privește pregătirea și prelucrarea materialului, este necesară îmbunătățirea legăturii interfeței dintre umpluturi, armături și matrice pentru a obține o configurație ideală a materialului compozit;
În al treilea rând, în ceea ce privește cercetarea teoretică de bază, este necesar să se înțeleagă în continuare conducția de căldură a fononului la scară mai mare, mecanismul de conducere purtător, mecanismul de cuplare a electronilor fononului, mecanismul complex de transport de electroni și fononi la interfață etc., pentru a oferi o bază teoretică pentru designul materialului de interfață termică.
