Neue Fortschritte bei thermischen Grenzflächenmaterialien verbessern die Effizienz der Elektronikkühlung
Neue Fortschritte bei thermischen Grenzflächenmaterialien verbessern die Kühleffizienz von Elektronik.Wärmeschnittstellenmaterialien spielen eine Schlüsselrolle in modernen elektronischen Geräten, wobei ihre Aufgabe darin besteht, das Wärmemanagement zu optimieren und die Leistung, Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Geräte zu verbessern. Da sich elektronische Geräte ständig weiterentwickeln und immer mehr Funktionen aufweisen, steigt die erzeugte Wärmemenge rapide an, was ein effektives Wärmemanagement besonders wichtig macht.
Inhaltsübersicht
ENTWICKLUNGSTREND DER NEUEN GENERATION VON WÄRMELEITMATERIALIEN
Der Entwicklungstrend der neuen Generation von Wärmeleitmaterialien -Thermische Grenzflächenmaterialienauch bekannt als Interface-Füllmaterialien, werden verwendet, um die Kontaktfläche zu füllen, die Lücken oder Löcher erzeugen kann, um die Luft zwischen elektronischen Komponenten und Kühlkörpern in elektronischen Geräten zu beseitigen, um die thermische Leistung des Geräts zu verbessern. Da die Funktionen elektronischer Geräte allmählich reichhaltiger werden, wird die Version eines erheblichen Anstiegs des Stromverbrauchs und der Wärmeerzeugung elektronischer Geräte immer größer; wie man die thermische Effizienz elektronischer Geräte verbessern kann, ist ein wesentlicher Faktor in der Entwurfsphase geworden.
Mit der Entwicklung der Industrie, die thermische Schnittstelle Materialien aus dem ursprünglichen thermischen Fett Entwicklung von wärmeleitenden Dichtungen, Foto-Materialien, thermische Gel, thermische Band und Flüssigmetall, und andere Kategorien. Obwohl der Marktanteil von Flüssigmetall-Wärmeleitmaterialien relativ gering ist, wächst der Anspruch aufgrund seiner geringen Streckgrenze und hohen Fließfähigkeit schnell. Unter ihnen hat das fließdynamische Wärmeleitpaste den größten Marktanteil, weil seine Fließdynamik die Automatisierung des Erzeugungsprozesses und den geringen Wärmewiderstand erleichtert.
DURCHBRÜCHE BEI MATERIALIEN MIT HOHER WÄRMELEITFÄHIGKEIT
In der Technologieforschung haben die Vereinigten Staaten, Japan, Südkorea und andere Länder umfangreiche und gründliche Studien über die Herstellung und die Leistung von Grenzflächenmaterialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit durchgeführt. Seit 2008 hat die U.S. Defense Advanced Research Projects Agency Projekte zur Wärmemanagementtechnologie gestartet, während die berühmten Institutionen TriQuintBAE und andere Forschungsinstitute haben auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit Schnittstelle Materialien Wärmeableitung Tests, Technologiebewertung, und andere Forschungsarbeiten gefunden.
Wärmeschnittstellenmaterialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit, die sich leicht verformen lassen, können den Wärmewiderstand des Materials an den Grenzflächen wirksam verringern und umfassen hauptsächlich die folgenden Kategorien von Stoffen: Lipide, Gele, Phasenwechselmaterialienund Schweißmaterialien.
In den letzten Jahren haben Graphen und Kohlenstoffnanoröhrchen, die mit kohlenstoffbasierten thermischen Grenzflächenmaterialien in Verbindung stehen, durch die rasante Entwicklung der Technologie immer mehr Aufmerksamkeit erhalten. Kohlenstoff-Nanoröhren haben die herausragenden Vorteile einer hohen Wärmeleitfähigkeit in axialer Richtung, einer anisotropen Wärmeleitfähigkeit, eines niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten in der radialen Ebene, eines geringen Gewichts, einer hohen Alterungs- und Oxidationsbeständigkeit usw., und sie haben ein großes Potenzial, als thermisches Schnittstellenmaterial verwendet zu werden. Kohlenstoff-Nanoröhrchen haben eine stabile Struktur, die ein hervorragendes Graphen-Trägersystem darstellt. Im Gegensatz dazu wird die gute Flexibilität von Graphen genutzt, um die Lücke zwischen den Kohlenstoffnanoröhren zu füllen und eine kohärente Kohlenstoffnanometernetzwerkstruktur zu bilden, die so verbunden ist, dass die beiden eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit aufweisen, und die beiden Flugzeugstrukturen und physikalisch-chemischen Eigenschaften der beiden ergänzen sich perfekt. Es wurde nachgewiesen, dass bei einem Massenanteil von Graphen und Kohlenstoff-Nanoröhren von 1,5% bzw. 0,5% die Wärmeleitfähigkeit des Materials den Höchstwert von 2,26 W-m-1-K-1 erreicht.
AUSWIRKUNGEN VON NACHHALTIGKEIT UND UMWELTFAKTOREN
Eines der Hauptziele der neuen Generation von Wärmedämmstoffen ist die Verringerung der Umweltauswirkungen und die Förderung der Nachhaltigkeit in der Industrie in der Zukunft. Daher wird bei der Herstellung von Materialien für thermische Schnittstellen verstärkt auf die Abfallerzeugung und die Verringerung des Ressourcenverbrauchs geachtet. Um Energieeinsparungen und Emissionsreduzierungen zu erreichen, werden umweltfreundliche Herstellungsverfahren eingesetzt. Zweitens wird bei der Entwicklung neuer Materialien auf eine hohe Stabilität und eine lange Lebensdauer der Muskeln geachtet, um die Häufigkeit des Austauschs zu verringern und die Ressourcenverschwendung zu reduzieren. Die neue Generation von Wärmeschnittstellenmaterialien kann die Leistung bei der Verwendung verbessern, um den Geräteverbrauch und die negativen Umweltauswirkungen zu minimieren. Und schließlich wurde die Wiederverwertbarkeit der Materialien erheblich verbessert, wodurch das Ziel der Kreislaufwirtschaft verwirklicht wird.
In Kombination mit den oben genannten Aspekten trägt die neue Generation von Wärmeleitmaterialien dazu bei, die Auswirkungen auf die Umwelt durch die Produktion, die Verwendung und das Recycling zu verringern. Sie hat eine bemerkenswerte Leistung in Bezug auf Energieeffizienz, Ressourcennutzung, Abfallreduzierung und Umweltsicherheit. Mit dem kontinuierlichen Fortschritt und der Förderung der Technologie wird erwartet, dass die neue Generation der thermischen Grenzflächenmaterialien einen größeren Beitrag zu den nachfolgenden Anwendungen leisten wird.
HERAUSFORDERUNGEN FÜR DIE WÄRMETECHNOLOGIE IN DER 5G-ÄRA
Seit der Einführung der 5G-Technologie im Jahr 2022 haben sich die Leistung, Dünnheit und Intelligenz von Unterhaltungselektronikprodukten rasant entwickelt. Aufgrund des raschen Anstiegs dieser Indikatoren sind jedoch auch der Energieverbrauch und die Wärmeentwicklung erheblich gestiegen. Forschungsdaten zufolge machen Materialausfälle aufgrund von Wärmekonzentration 65% bis 80% der gesamten Ausfallrate aus. Um Geräteschäden durch Überhitzung zu vermeiden, ist das Management der Wärmeableitung daher zu einem unverzichtbaren Projekt für elektronische Bauteile geworden, was wiederum höhere Anforderungen an die Leistung von Materialien für thermische Schnittstellen stellt.
Herkömmliche Materialien zur Wärmeableitung bei Mobiltelefonen basieren auf Wärmeleitmaterialien wie Graphitplatten und Wärmegel. Die geringe Wärmeleitfähigkeit und die große Dicke von Graphitplatten könnten jedoch für die Anpassung neuer Produkte förderlich sein. Daher haben Wärmerohre und V.C.s (Wärmemittelungsplatten) begonnen, von Computern und Servern zu Smartphone-Terminals vorzudringen, und auch Graphen-Materialien werden inzwischen in großem Maßstab eingesetzt. Im Vergleich zu Graphitplatten verfügen V.C. und Graphen über eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine geringe Dicke, was sie zu leistungsfähigeren Wärmeableitungsmaterialien macht.
AUSSICHT AUF THERMISCHE GRENZFLÄCHENMATERIALIEN
Nach Angaben von BCC Research belief sich der weltweite Markt für Wärmeleitmaterialien im Jahr 2015 auf $764 Millionen und wird bis 2020 voraussichtlich $1,1 Milliarden erreichen, mit einer CAGR von 7,4%. Der größte Anteil aller Produkte entfällt mit fast 90% auf traditionelle polymerbasierte Wärmeleitmaterialien. Auf Phasenwechsel- und metallbasierte thermische Grenzflächenmaterialien entfällt ein kleinerer, aber allmählich wachsender Anteil.
Die Entwicklung des Bereichs der Kommunikationsnetze (5G), der Automobilelektronik (neue Energie), der künstlichen Intelligenz, der LED und so weiter hat die Entwicklung der damit verbundenen Branchen vorangetrieben. Erstens, die Basisstation und entsprechende Basisstation Ausrüstung Nachfrage steigen schnell. Der Bedarf an wärmeleitenden Interface-Materialien ist auch schnell gestiegen, gefolgt von dem Internet der Dinge Anwendungen, zusätzlich zu Mobiltelefonen und Computern und anderen Elektronikindustrie, sondern auch auf die Automobil-, Haushaltsgeräte, intelligente Wearable und Industrieanlagen zu erweitern, sondern auch direkt auf die Nachfrage nach wärmeleitenden Materialien und zugehörige Geräte gezogen. Die letzte ist die Kommunikationsgeräteherstellung Industrie überlagert auf dem Katalysator von 5G, die massive Nachfrage nach wärmeleitenden Materialien, EMI Abschirmung Materialien und andere Produkte bringen wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Mit den elektronischen Geräten und der Leistung der Push-up, Wärmeableitung ist mehr und mehr Aufmerksamkeit durch die Industrie, und die damit verbundenen thermischen Schnittstelle Materialforschung ist auch zu erhöhen. Vom anfänglichen wärmeleitenden Silikonfett bis hin zur Erweiterung der thermischen Schnittstellenmaterialien aus Flüssigmetall bringt die Verbesserung der thermischen Leistung bahnbrechende Möglichkeiten.
Der industrielle Kontext der Nachhaltigkeit und des Umweltschutzes stellt neue Herausforderungen an die neue Generation von Wärmeleitmaterialien, die eine aktive Rolle bei der Verbesserung von Produkten und Leistungen durch umweltfreundliches Design und Herstellung sowie bei der Verbesserung der Recyclingfähigkeit von Materialien spielen.
Der Aufstieg der 5G-Industrie bringt sowohl Herausforderungen als auch einen massiven Bedarf an Wärmeableitung mit sich, so dass der Markt für das Wärmemanagement eine rasante Entwicklung erleben wird. Eine neue Generation von Materialien für thermische Schnittstellen wird eine wesentliche Rolle bei der Verbesserung der Wärmeableitungseffizienz, der Verringerung der Umweltbelastung und der Förderung einer nachhaltigen Entwicklung spielen. Mit dem Fortschritt der Technologie wird erwartet, dass sie in Zukunft einen größeren Beitrag zur Verbesserung der Leistung elektronischer Geräte und zur Förderung des Umweltbewusstseins leisten werden.
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