Los nuevos avances en materiales de interfaz térmica mejoran la eficacia de la refrigeración electrónica
Los nuevos avances en materiales de interfaz térmica mejoran la eficiencia de la refrigeración electrónica-.Los materiales de interfaz térmica desempeñan un papel fundamental en los dispositivos electrónicos modernos, y su función se centra en optimizar la gestión térmica y mejorar el rendimiento, la fiabilidad y la vida útil de los dispositivos. A medida que los dispositivos electrónicos evolucionan y aumentan su funcionalidad, la cantidad de calor generado aumenta rápidamente, por lo que una gestión térmica eficaz resulta especialmente importante.
Índice
TENDENCIA DE DESARROLLO DE LA NUEVA GENERACIÓN DE MATERIALES DE INTERFAZ TÉRMICA
Tendencia de desarrollo de la nueva generación de materiales de interfaz térmica.Materiales de interfaz térmica, también conocidos como materiales de relleno de interfaz, se utilizan para rellenar la superficie de contacto que puede producir huecos o agujeros para eliminar el aire entre los componentes electrónicos y disipadores de calor en equipos electrónicos para mejorar el rendimiento térmico del dispositivo. A medida que las funciones de los dispositivos electrónicos se hacen gradualmente más afluentes, la versión de un aumento sustancial en el consumo de potencia de trabajo y la generación de calor de los dispositivos electrónicos se hace más grande; cómo mejorar la eficiencia térmica de los dispositivos electrónicos se ha convertido en un factor esencial en su etapa de diseño.
Con el desarrollo de la industria, los materiales de interfaz térmica a partir de la grasa térmica inicial el desarrollo de juntas térmicamente conductoras, fotomateriales, gel térmico, cinta térmica y metal líquido, y otras categorías. Aunque la cuota de mercado de los materiales de interfaz térmica de metal líquido es relativamente pequeña, la demanda se está expandiendo rápidamente debido a su bajo límite elástico y sus características de alta fluidez. Entre ellos, la grasa térmica de flujo dinámico tiene la mayor cuota de mercado porque su flujo dinámico facilita la automatización del proceso de generación y su baja resistencia térmica.
AVANCES EN MATERIALES DE ALTA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
En la investigación tecnológica, Estados Unidos, Japón, Corea del Sur y otros países han llevado a cabo amplios y profundos estudios sobre la preparación y el rendimiento de los materiales de interfaz de alta conductividad térmica. Desde 2008, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de Estados Unidos ha puesto en marcha proyectos de tecnología de gestión térmica, mientras que las famosas instituciones TriQuint, BAE, y otros institutos de investigación también han encontrado una interfaz de alta conductividad térmica materiales de disipación de calor de prueba, evaluación de la tecnología, y otros trabajos de investigación.
Los materiales de interfaz térmica con alta conductividad térmica, fáciles de deformar, pueden reducir eficazmente la resistencia térmica interfacial del material, incluyendo principalmente las siguientes categorías de sustancias: lípidos, geles, materiales de cambio de fasey materiales de soldadura.
En los últimos años, con el rápido desarrollo de la tecnología, el grafeno y los materiales de interfaz térmica basados en nanotubos de carbono están recibiendo cada vez más atención. Los nanotubos de carbono presentan las extraordinarias ventajas de una elevada conductividad térmica en dirección axial, anisotropía de la conductividad térmica, bajo coeficiente de dilatación térmica en el plano radial, ligereza, resistencia al envejecimiento y a la oxidación, etc., y tienen un gran potencial para utilizarse como material de interfaz térmica. Los nanotubos de carbono tienen una estructura estable, lo que proporciona un excelente sistema de soporte al grafeno. En cambio, la buena flexibilidad del grafeno se utiliza para rellenar el hueco entre los nanotubos de carbono, formando una estructura coherente de red nanométrica de carbono conectada, de modo que ambos pueden desempeñar una excelente conductividad térmica, y las dos estructuras aéreas y las propiedades fisicoquímicas de ambos son perfectas para complementarse. Se ha demostrado que cuando la fracción de masa del grafeno y los nanotubos de carbono es de 1,5% y 0,5%, respectivamente, la conductividad térmica del material alcanza el máximo de 2,26W-m-1-K-1.
IMPACTO DE LA SOSTENIBILIDAD Y FACTORES MEDIOAMBIENTALES
Uno de los principales objetivos de la nueva generación de materiales de interfaz térmica es reducir el impacto medioambiental y aportar sostenibilidad a la industria en el futuro. Por ello, el proceso de fabricación de materiales de interfaz térmica presta más atención a la generación de residuos y a la reducción del consumo de recursos. Se utilizan técnicas de fabricación ecológicas para conseguir ahorrar energía y reducir las emisiones. En segundo lugar, el diseño de los nuevos materiales hace hincapié en la alta estabilidad y la resistencia muscular, reduciendo la frecuencia de sustitución para reducir el desperdicio de recursos. La nueva generación de materiales de interfaz térmica puede mejorar el rendimiento en el proceso de uso para minimizar el consumo de equipos y el impacto medioambiental negativo. Por último, la reciclabilidad de los materiales se ha mejorado drásticamente, haciendo realidad el propósito de la economía circular.
En combinación con lo anterior, la nueva generación de materiales de interfaz térmica se compromete a reducir el impacto medioambiental a través de los extremos de producción, uso y reciclaje. Tiene un rendimiento notable en eficiencia energética, utilización de recursos, reducción de residuos y seguridad medioambiental. Con el progreso y la promoción continuos de la tecnología, se espera que la nueva generación de materiales de interfaz térmica contribuya de forma más significativa a las aplicaciones posteriores.
RETOS DE LA TECNOLOGÍA TÉRMICA EN LA ERA 5G
Desde la popularización de la tecnología 5G en 2022, la potencia, la delgadez y la inteligencia de los productos electrónicos de consumo se han desarrollado rápidamente. Sin embargo, debido al rápido auge de estos indicadores, el consumo de energía de trabajo y la generación de calor también han aumentado significativamente. Según los datos de la investigación, los fallos de material debidos a la concentración de calor representan entre 65% y 80% de la tasa total de fallos. Por lo tanto, para evitar daños en los dispositivos causados por el sobrecalentamiento, la gestión de la disipación del calor se ha convertido en un proyecto indispensable para los componentes electrónicos, lo que a su vez plantea mayores requisitos para el rendimiento de los materiales de interfaz térmica.
Los materiales tradicionales de disipación térmica de los teléfonos móviles se basan en materiales de interfaz térmica, como las láminas de grafito y el gel térmico. Aun así, la baja conductividad térmica y el gran grosor de las láminas de grafito podrían favorecer la adaptación de nuevos productos. Por eso, los tubos de calor y las V.C.s (placas de compensación térmica) han empezado a penetrar en los terminales de los smartphones desde ordenadores y servidores, y los materiales de grafeno también han empezado a aplicarse a gran escala. En comparación con las láminas de grafito, el V.C. y el grafeno tienen una alta conductividad térmica y un bajo grosor, por lo que son materiales de disipación térmica de mejor rendimiento.
PERSPECTIVAS DE LOS MATERIALES DE INTERFAZ TÉRMICA
Según BCC Research, el tamaño del mercado mundial de materiales de interfaz térmica fue de $764 millones en 2015 y se espera que alcance los $1.100 millones en 2020, con una CAGR del 7,4%. Los materiales de interfaz térmica tradicionales basados en polímeros representan la mayor parte de todos los productos, casi 90%. Los materiales de cambio de fase y los de interfaz térmica con base metálica representaron una cuota menor, pero en aumento gradual.
El desarrollo del campo representado por las redes de comunicación (5G), la electrónica del automóvil (nueva energía), la inteligencia artificial, el LED, etc. ha impulsado el desarrollo de las industrias relacionadas. En primer lugar, la estación base y la correspondiente demanda de equipos de estación base están aumentando rápidamente. La necesidad de materiales de interfaz térmicamente conductores también ha ido en rápido aumento, seguido por las aplicaciones de Internet de las Cosas, además de los teléfonos móviles y ordenadores y otra industria electrónica, sino también para ampliar a la automoción, electrodomésticos, ropa inteligente, y equipos industriales, sino que también tiró directamente a la demanda de materiales térmicamente conductores y dispositivos relacionados. El último es la industria de fabricación de equipos de comunicaciones superpuesta al catalizador de 5G, que traerá una demanda masiva de materiales conductores térmicos, materiales de blindaje EMI y otros productos.
RESUMEN
Con los equipos electrónicos y el rendimiento del empuje hacia arriba, la disipación de calor es cada vez más atención por parte de la industria, y la investigación material de interfaz térmica relacionada también está aumentando. Desde la grasa de silicona termoconductora inicial hasta la expansión de los materiales de interfaz térmica de metal líquido, la mejora del rendimiento térmico aporta oportunidades de gran avance.
El contexto industrial de sostenibilidad y protección del medio ambiente plantea nuevos retos a la nueva generación de materiales de interfaz térmica, que desempeñan un papel activo en la mejora de los productos y las prestaciones mediante el diseño y la fabricación ecológicos y la mejora de la reciclabilidad de los materiales.
El auge de la industria 5G trae consigo retos, así como una demanda masiva de disipación de calor, por lo que el mercado de la industria de la gestión térmica va a experimentar un rápido desarrollo, y una nueva generación de materiales de interfaz térmica desempeñará un papel esencial en la mejora de la eficiencia de disipación de calor, la reducción del impacto ambiental y la promoción del desarrollo sostenible. Con el avance de la tecnología, se espera que en el futuro contribuya de forma más significativa a mejorar el rendimiento de los dispositivos electrónicos y a promover la concienciación medioambiental.
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