Ontwikkelingsstatus en tegenmaatregelen van thermisch interfacemateriaal
Hoge temperaturen kunnen schadelijke gevolgen hebben voor de stabiliteit, betrouwbaarheid en levensduur van elektronische componenten. Er zijn vaak kleine openingen tussen elektronische componenten en koellichamen, wat resulteert in een feitelijk contactoppervlak van slechts 10 procent van het basisoppervlak van het koellichaam, wat de warmteoverdracht ernstig belemmert. Het gebruik van thermisch interfacemateriaal om de gaten op te vullen kan de thermische contactweerstand aanzienlijk verminderen en ervoor zorgen dat de warmte die wordt gegenereerd door de elektronische componenten van de verwarming op tijd wordt afgevoerd
Met de komst van het tijdperk van het internet der dingen blijft de integratie van elektronische producten verbeteren. Bovendien hebben de introductie van hoogfrequente signalen en het upgraden van hardwarecomponenten geleid tot een verdubbeling van het aantal aangesloten apparaten en antennes, wat resulteert in een voortdurende toename van het stroomverbruik en een snelle toename van de warmteontwikkeling. Thermisch interfacemateriaal heeft een uitstekende thermische geleidbaarheid en een sterk aanpassingsvermogen aan de omgeving, die krachtige hulp bieden voor de hoge integratie en miniaturisatie van apparatuur, en zullen naar verwachting de meest disruptieve en transformationele oplossingen voor thermisch beheer worden.
Op industrieel gebied stelt de elektronica-industrie, vertegenwoordigd door de drie ‘hot sectoren’, steeds meer eisen aan geavanceerde thermische beheersystemen en thermisch interfacemateriaal:
Intelligente consumentenelektronica:De elektronische producten van smartphones en tablets hebben een strakke en sterk geïntegreerde structuur, en de voortdurende verbetering van de warmtestroomdichtheid heeft steeds hogere eisen aan warmtebeheersystemen gesteld.
Communicatie apparatuur:communicatieapparatuur wordt steeds complexer, het stroomverbruik neemt toe en de warmtewaarde stijgt snel, wat een enorme toenemende vraag naar thermisch interfacemateriaal met zich mee zal brengen.
Auto-elektronica:enerzijds is de werktemperatuur van de elektronische regelmodule van de motor, de ontstekingsmodule, de vermogensmodule en verschillende sensoren extreem hoog; aan de andere kant is het batterijvermogen van nieuwe energievoertuigen enorm, en zijn de traditionele luchtkoeling en waterkoeling niet voldoende om de enorme warmteafvoer aan te kunnen. Er is een dringende en gepersonaliseerde vraag naar thermisch interfacemateriaal.
Bovendien moeten apparaten die worden gebruikt in de lucht-, ruimtevaart-, militaire en andere domeinen meestal werken in ruwe omgevingen zoals hoge frequentie, hoge spanning, hoog vermogen en extreme temperaturen, en vereisen ze een hoge betrouwbaarheid, een lange foutvrije werktijd en extreem hoge betrouwbaarheid. hoge uitgebreide prestatie-eisen voor warmteafvoermaterialen.
Volgens onderzoeksgegevens van BCC is de mondiale marktomvang van thermisch interfacemateriaal gestegen van 716 miljoen dollar in 2014 naar 937 miljoen dollar in 2018, met een samengesteld jaarlijks groeipercentage van 7,4 procent. Er wordt verwacht dat de marktomvang in 2021 1,08 miljard dollar zal bereiken. Onder hen zal de regio Azië-Pacific de 812 miljoen dollar overschrijden, Europa ongeveer 113 miljoen dollar, Noord-Amerika ongeveer 101 miljoen dollar en andere regio's ongeveer 54 miljoen dollar. Amerikaanse dollars.
Thermisch geleidende composieten op basis van polymeer hebben de voordelen van een lage dichtheid, uitstekende diëlektrische eigenschappen, lage grondstofprijzen en gemakkelijke verwerking, maar de thermische geleidbaarheid van op polymeer gebaseerde thermisch geleidende composieten is relatief laag. Anorganische nanomaterialen zoals aluminiumoxide, aluminiumnitride, siliciumcarbide, boornitride en koolstofnanobuisjes kunnen de thermische geleidbaarheid van polymeermaterialen effectief verbeteren, maar anorganische vulstoffen zullen polymeermaterialen bros en hard maken. Op dit moment bestaat er geen goede oplossing voor dit probleem, en de internationale en binnenlandse markten zitten in principe op hetzelfde spoor.
Het ideale thermische interfacemateriaal moet de volgende kenmerken hebben: hoge thermische geleidbaarheid, hoge flexibiliteit, oppervlaktebevochtigbaarheid, juiste viscositeit, hoge drukgevoeligheid, goede thermische en koude cyclusstabiliteit, herbruikbaar, enz. Daarom moeten er nog meer problemen worden aangepakt:
Ten eerste is bij het ontwerp van op polymeer gebaseerde composieten een geavanceerder wapeningsontwerp nodig om de thermische geleidbaarheid te verbeteren en tegelijkertijd de mechanische eigenschappen te garanderen;
Ten tweede is het, in termen van materiaalvoorbereiding en -verwerking, noodzakelijk om de grensvlakbinding tussen vulstoffen, versterkingen en matrix te verbeteren om een ideale composietmateriaalconfiguratie te verkrijgen;
Ten derde is het, in termen van fundamenteel theoretisch onderzoek, noodzakelijk om de meerschalige fonon-warmtegeleiding, het dragergeleidingsmechanisme, het fonon-elektronenkoppelingsmechanisme, het complexe elektronen- en fonon-transportmechanisme op het grensvlak enz. verder te begrijpen, om een theoretische basis te bieden voor het ontwerp van thermisch interfacemateriaal.
