Opkomende en zich ontwikkelende koeltechnologie
Tweedimensionale materialen
Tweedimensionale materialen verwijzen naar materialen waarin elektronen alleen in twee dimensies vrij kunnen bewegen op nanometerschaal, dat wil zeggen dat elektronen alleen in een vlak kunnen bewegen. Veelgebruikte tweedimensionale materialen zijn grafeen, hexagonaal boornitride, superroosters, kwantumputten, enz. . Vanwege de zeer goede thermische geleidbaarheid kunnen tweedimensionale materialen worden gebruikt in de verpakking van elektronische chips om de warmteafvoer te verbeteren. Grafeen, als een typische vertegenwoordiger, heeft een ultrahoge thermische geleidbaarheid van 5300 W/(m·K) vanwege de sterke sp2-binding, die kan worden gebruikt als een veelbelovend materiaal voor warmteafvoer. Veel documenten hebben gemeld dat verschillende op grafeen gebaseerde films, grafeenpapier, meerlagige grafeen / epoxypolymeermaterialen en grafeenvellen kunnen worden gebruikt als warmteafvoerlagen in elektronische apparaten. Zeshoekig boornitride, als een tweedimensionaal materiaal dat warmte geleidt maar geen elektriciteit geleidt, heeft een thermische geleidbaarheid van 390 W/(m·K), en de uitzettingscoëfficiënt is de kleinste van de momenteel bekende keramische materialen. Figuur 6 is een schematisch diagram van het gebruik van tweedimensionale materialen om een IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) te verpakken.
Door middel van numerieke simulatie, Liu Shutian et al. ontdekte dat het tweedimensionale poreuze materiaal met de beste warmteafvoerprestaties een soort regelmatige hexagonale microstructuur is. Wu Xiangshui en anderen introduceerden in detail de thermische geleidbaarheidsmeettechnologie van tweedimensionale materialen en de thermische geleidbaarheid van verschillende tweedimensionale materialen. Bao Jie gebruikt het tweedimensionale gelaagde materiaal hexagonaal boornitride om het warmtedissipatieprobleem van krachtige elektronische apparaten op te lossen, en stelt een plan voor om het warmtedissipatie-effect verder te verbeteren. De warmteafvoertoepassing van grafeen in tweedimensionale materialen is het meest representatief. De auteur is van mening dat de grafeenfilm op de chip kan worden bedekt tijdens de warmteafvoer van de elektronische chip, en het zeshoekige boornitride kan worden gevuld in de verpakkingshars, die erg groot kan zijn. De mate van vermindering van thermische weerstand. Tweedimensionale materiaalwarmteafvoer bevindt zich momenteel in de ontwikkelingsfase in de industrie en er is nog een lange weg te gaan op dit gebied. Wanneer volwassen, tweedimensionale materialen zullen zeker schitteren op het gebied van warmteafvoer van chips.
2.2 Ionenwind warmteafvoer Wanneer een elektrisch veld wordt aangelegd tussen een scherp oppervlak en een stomp oppervlak, zal een groot aantal negatieve ionen nabij het scherpe oppervlak worden geïoniseerd en een groot aantal positieve ionen nabij het stompe oppervlak. De positieve en negatieve ionen moeten worden geneutraliseerd en de negatieve ionen vliegen weg naar de positieve ionen. De beweging van ionen zal grote verstoring van de omringende vloeistof veroorzaken. Door traagheid worden andere moleculen in de lucht aangedreven om samen te bewegen, waardoor ionenwind wordt gegenereerd. Figuur 7 is een schematisch diagram van het genereren van ionenwind. Ionenwind-warmteafvoertechnologie werd voor het eerst uitgevonden door professor Alexander Mamishev in 2006. Tessera, een wereldwijde leverancier van miniaturisatietechnologie voor elektronische producten, lanceerde een Electrohydro Dynamic (EHD) warmteafvoeroplossing op basis van ionenwindwarmteafvoer. Het oppervlak is slechts 3 cm2 en kan worden geïnstalleerd. Op de laptop. Het grootste voordeel van deze warmteafvoermethode is dat er geen mechanisch mechanisme is en er geen geluid wordt gegenereerd. Er zijn enkele problemen met de warmteafvoer van ionenwind. Het energieverbruik van het systeem kan bijvoorbeeld toenemen en de elektromagnetische straling die wordt gegenereerd door ionenwind zal ook de menselijke gezondheid beïnvloeden. Deze problemen zijn echter opgelost. De problemen hoe stof te voorkomen en de levensduur te verlengen worden nog steeds opgelost.
Na het uitzoeken en analyseren van de bovenstaande verschillende warmteafvoermethoden, is het niet moeilijk om te zien dat met de continue update en vooruitgang van elektronische apparaten, de warmteafvoermethoden van elektronische apparaten steeds meer draagbaarheid en hogere efficiëntie nastreven. Hoewel elektronische apparaten en elektronische chips nauwkeuriger en compacter zijn, brengen ze ook problemen met de warmteafvoer met zich mee. De impact van temperatuur op elektronische apparatuur komt voornamelijk tot uiting in twee aspecten: een is het thermisch falen van de chip en de andere is de stressschade. Als we de bovenstaande methoden voor warmteafvoer vergelijken, als één methode alleen te veel tekortkomingen heeft, kunnen meerdere methoden worden gebruikt om warmte af te voeren, zoals: ionenwind en geforceerde luchtkoeling voor warmteafvoer; faseverandering energieopslag en warmtepijpen voor warmteafvoer; 2. Dimensionale materialen worden verpakt en gecombineerd met andere warmteafvoermethoden."5D elektronisch bloed" is een veelbelovende technologie, en het zal een grote verandering in elektronische apparatuur zijn die moet worden ontwikkeld. Het gebruik van tweedimensionale materialen voor het verpakken van elektronische apparatuur en het gebruik van microkanalen op de bodemplaat zal steeds meer worden gebruikt en andere methoden voor warmteafvoer moeten voor verschillende situaties worden gekozen. De auteur geeft persoonlijk de voorkeur aan phase change energieopslagkoeling en heatpipe-koeling.
Op dit moment is het theoretische onderzoek naar warmteafvoer relatief compleet, maar er zijn ook veel technische problemen. Het knelpuntprobleem van de warmteafvoertechnologie belemmert ook indirect de verdere ontwikkeling van elektronische apparatuur. Er is een lange weg te gaan. Het doorbreken van de huidige problemen en het vinden van betere warmteafvoermaterialen zal altijd een hot issue blijven op het gebied van warmteafvoer.
