De nouvelles avancées dans les matériaux d'interface thermique améliorent l'efficacité du refroidissement de l'électronique

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De nouvelles avancées dans les matériaux d'interface thermique améliorent l'efficacité du refroidissement de l'électronique-Les matériaux d'interface thermique jouent un rôle clé dans les appareils électroniques modernes, leur rôle étant d'optimiser la gestion thermique et d'améliorer les performances, la fiabilité et la durée de vie des appareils. Comme les appareils électroniques continuent d'évoluer et d'augmenter leurs fonctionnalités, la quantité de chaleur générée augmente rapidement, ce qui rend une gestion thermique efficace particulièrement importante.

TENDANCES DE DÉVELOPPEMENT DE LA NOUVELLE GÉNÉRATION DE MATÉRIAUX D'INTERFACE THERMIQUE

Tendance de développement de la nouvelle génération de matériaux d'interface thermique-Matériaux d'interface thermiqueLes matériaux de remplissage d'interface sont utilisés pour remplir la surface de contact qui peut produire des lacunes ou des trous pour éliminer l'air entre les composants électroniques et les dissipateurs de chaleur dans l'équipement électronique afin d'améliorer les performances thermiques de l'appareil. Les fonctions des appareils électroniques devenant progressivement plus riches, la version d'une augmentation substantielle de la consommation d'énergie et de la production de chaleur des appareils électroniques devient plus importante ; la manière d'améliorer l'efficacité thermique des appareils électroniques est devenue un facteur essentiel dans sa phase de conception.

Avec le développement de l'industrie, les matériaux d'interface thermique sont passés de la graisse thermique initiale au développement de joints thermoconducteurs, de matériaux photo, de gel thermique, de ruban thermique et de métal liquide, ainsi que d'autres catégories. Bien que la part de marché des matériaux d'interface thermique en métal liquide soit relativement faible, la demande s'accroît rapidement en raison de leur faible limite d'élasticité et de leur grande fluidité. Parmi eux, la graisse thermique à flux dynamique détient la plus grande part de marché, car sa dynamique de flux facilite l'automatisation du processus de génération et sa faible résistance thermique.

PERCÉES DANS LE DOMAINE DES MATÉRIAUX À HAUTE CONDUCTIVITÉ THERMIQUE

Dans le domaine de la recherche technologique, les États-Unis, le Japon, la Corée du Sud et d'autres pays ont mené des études approfondies sur la préparation et la performance des matériaux d'interface à haute conductivité thermique. Depuis 2008, l'Agence américaine pour les projets de recherche avancée de défense a lancé des projets de technologie de gestion thermique, tandis que les institutions renommées de l'Union européenne et de l'Europe du Sud-Est ont lancé des projets de technologie de gestion thermique. TriQuintBAE et d'autres instituts de recherche ont également découvert des matériaux d'interface à haute conductivité thermique qui permettent de tester la dissipation de la chaleur, d'évaluer la technologie et d'effectuer d'autres travaux de recherche.

Les matériaux d'interface thermique à conductivité thermique élevée, faciles à déformer, peuvent réduire efficacement la résistance thermique interfaciale du matériau, et comprennent principalement les catégories de substances suivantes : lipides, gels, matériaux à changement de phaseet les matériaux de soudage.

Ces dernières années, avec le développement rapide de la technologie, le graphène et les matériaux d'interface thermique à base de carbone liés aux nanotubes de carbone font l'objet d'une attention de plus en plus grande. Les nanotubes de carbone présentent les avantages exceptionnels d'une conductivité thermique élevée dans le sens axial, d'une anisotropie de la conductivité thermique, d'un faible coefficient de dilatation thermique dans le plan radial, d'une légèreté, d'une résistance au vieillissement et à l'oxydation, et ainsi de suite, et ils ont un grand potentiel pour être utilisés comme matériau d'interface thermique. Les nanotubes de carbone ont une structure stable qui constitue un excellent système de support pour le graphène. En revanche, la bonne flexibilité du graphène est utilisée pour combler l'espace entre les nanotubes de carbone, formant une structure cohérente de réseau de nanomètres de carbone connectés de sorte que les deux peuvent jouer un rôle d'excellente conductivité thermique, et les deux structures de cellule et les propriétés physicochimiques des deux sont parfaites pour se compléter l'une l'autre. Il a été prouvé que lorsque la fraction de masse du graphène et des nanotubes de carbone est respectivement de 1,5% et de 0,5%, la conductivité thermique du matériau atteint un maximum de 2,26W-m-1-K-1.

IMPACT DE LA DURABILITÉ ET DES FACTEURS ENVIRONNEMENTAUX

L'un des principaux objectifs de la nouvelle génération de matériaux d'interface thermique est de réduire l'impact sur l'environnement et d'assurer la durabilité de l'industrie à l'avenir. Par conséquent, le processus de fabrication des matériaux d'interface thermique accorde plus d'attention à la production de déchets et à la réduction de la consommation de ressources. Des techniques de fabrication écologiques sont utilisées pour réaliser des économies d'énergie et réduire les émissions. Deuxièmement, la conception des nouveaux matériaux met l'accent sur une grande stabilité et une endurance musculaire, réduisant la fréquence de remplacement afin de réduire le gaspillage des ressources. La nouvelle génération de matériaux d'interface thermique peut améliorer les performances dans le processus d'utilisation afin de minimiser la consommation d'équipement et l'impact négatif sur l'environnement. Enfin, la recyclabilité des matériaux a été considérablement améliorée, réalisant ainsi l'objectif de l'économie circulaire.

Compte tenu de ce qui précède, la nouvelle génération de matériaux d'interface thermique s'engage à réduire l'impact sur l'environnement par le biais de la production, de l'utilisation et du recyclage. Elle présente des performances remarquables en matière d'efficacité énergétique, d'utilisation des ressources, de réduction des déchets et de sécurité environnementale. Avec le progrès continu et la promotion de la technologie, la nouvelle génération de matériaux d'interface thermique devrait contribuer de manière plus significative aux applications ultérieures.

LES DÉFIS DE LA TECHNOLOGIE THERMIQUE À L'ÈRE DE LA 5G

Depuis la popularisation de la technologie 5G en 2022, la puissance, la finesse et l'intelligence des produits électroniques grand public se développent rapidement. Toutefois, en raison de la progression rapide de ces indicateurs, la consommation d'énergie et la production de chaleur ont également augmenté de manière significative. Selon les données de la recherche, les défaillances matérielles dues à la concentration de chaleur représentent 65% à 80% du taux de défaillance total. Par conséquent, pour éviter les dommages causés aux appareils par la surchauffe, la gestion de la dissipation de la chaleur est devenue un projet indispensable pour les composants électroniques, ce qui pose des exigences plus élevées en matière de performance des matériaux d'interface thermique.

Les matériaux traditionnels de dissipation de la chaleur des téléphones portables sont basés sur des matériaux d'interface thermique tels que les feuilles de graphite et le gel thermique. Cependant, la faible conductivité thermique et la grande épaisseur des feuilles de graphite pourraient être plus propices à l'adaptation de nouveaux produits. C'est pourquoi les caloducs et les plaques d'accumulation de chaleur ont commencé à pénétrer les terminaux de smartphones à partir des ordinateurs et des serveurs, et les matériaux à base de graphène ont également commencé à être appliqués à grande échelle. Comparés aux feuilles de graphite, les V.C. et le graphène ont une conductivité thermique élevée et une faible épaisseur, ce qui en fait des matériaux de dissipation thermique plus performants.

PERSPECTIVES DES MATÉRIAUX D'INTERFACE THERMIQUE

Selon BCC Research, la taille du marché mondial des matériaux d'interface thermique était de $764 millions en 2015 et devrait atteindre $1,1 milliards d'ici 2020, avec un TCAC de 7,4%. Les matériaux d'interface thermique traditionnels à base de polymères représentent la plus grande part de tous les produits, avec près de 90%. Les matériaux d'interface thermique à changement de phase et à base de métal représentent une part plus faible, mais qui augmente progressivement.

Le développement du domaine représenté par les réseaux de communication (5G), l'électronique automobile (nouvelles énergies), l'intelligence artificielle, les LED, etc. a stimulé le développement des industries connexes. Tout d'abord, la demande en stations de base et en équipements correspondants augmente rapidement. Les besoins en matériaux d'interface thermoconducteurs ont également augmenté rapidement, suivis par les applications de l'internet des objets, en plus des téléphones mobiles, des ordinateurs et d'autres industries électroniques, mais aussi pour s'étendre à l'automobile, aux appareils ménagers, aux vêtements intelligents et à l'équipement industriel, mais aussi directement à la demande de matériaux thermoconducteurs et de dispositifs connexes. Enfin, l'industrie de la fabrication d'équipements de communication, superposée au catalyseur de la 5G, entraînera une demande massive de matériaux thermoconducteurs, de matériaux de protection contre les interférences électromagnétiques et d'autres produits.

RÉSUMÉ

L'industrie accorde de plus en plus d'attention à la dissipation de la chaleur en raison de l'augmentation des équipements électroniques et des performances, et la recherche sur les matériaux d'interface thermique s'intensifie également. De la graisse de silicone thermoconductrice initiale à l'expansion des matériaux d'interface thermique à base de métal liquide, l'amélioration des performances thermiques offre des possibilités de percée.

Le contexte industriel de durabilité et de protection de l'environnement pose de nouveaux défis à la nouvelle génération de matériaux d'interface thermique, qui jouent un rôle actif dans l'amélioration des produits et des performances grâce à une conception et une fabrication écologiques et à l'amélioration de la recyclabilité des matériaux.

L'essor de l'industrie de la 5G entraîne des défis ainsi qu'une demande massive de dissipation thermique, de sorte que le marché de l'industrie de la gestion thermique devrait connaître un développement rapide, et une nouvelle génération de matériaux d'interface thermique jouera un rôle essentiel dans l'amélioration de l'efficacité de la dissipation thermique, la réduction de l'impact sur l'environnement et la promotion du développement durable. Avec les progrès technologiques, on s'attend à ce que les matériaux d'interface thermique contribuent davantage à l'amélioration des performances des appareils électroniques et à la promotion de la sensibilisation à l'environnement dans l'avenir.