I nuovi progressi nei materiali per l'interfaccia termica migliorano l'efficienza di raffreddamento dell'elettronica

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I nuovi progressi nei materiali per l'interfaccia termica migliorano l'efficienza di raffreddamento dell'elettronica-.I materiali per le interfacce termiche svolgono un ruolo fondamentale nei moderni dispositivi elettronici, con l'obiettivo di ottimizzare la gestione termica e migliorare le prestazioni, l'affidabilità e la durata del dispositivo. Con la continua evoluzione e l'aumento delle funzionalità dei dispositivi elettronici, la quantità di calore generata aumenta rapidamente, rendendo particolarmente importante una gestione termica efficace.

TREND DI SVILUPPO DEI MATERIALI DI INTERFACCIA TERMICA DI NUOVA GENERAZIONE

La tendenza allo sviluppo della nuova generazione di materiali di interfaccia termica...Materiali per l'interfaccia termica, noti anche come materiali di riempimento dell'interfaccia, sono utilizzati per riempire la superficie di contatto che può produrre lacune o fori per eliminare l'aria tra i componenti elettronici e i dissipatori di calore nelle apparecchiature elettroniche per migliorare le prestazioni termiche del dispositivo. Con il progressivo aumento delle funzioni dei dispositivi elettronici, la versione di un sostanziale aumento del consumo di energia di lavoro e della generazione di calore dei dispositivi elettronici diventa più grande; come migliorare l'efficienza termica dei dispositivi elettronici è diventato un fattore essenziale nella sua fase di progettazione.

Con lo sviluppo dell'industria, i materiali di interfaccia termici sono passati dall'iniziale sviluppo del grasso termico alle guarnizioni termicamente conduttive, ai materiali fotografici, al gel termico, al nastro termico e al metallo liquido e ad altre categorie. Sebbene la quota di mercato dei materiali di interfaccia termica in metallo liquido sia relativamente piccola, la richiesta si sta espandendo rapidamente grazie alle sue caratteristiche di bassa resistenza allo snervamento e alta fluidità. Tra questi, il grasso termico flow dynamic detiene la quota di mercato maggiore perché la sua dinamica di flusso facilita l'automazione del processo di generazione e la bassa resistenza termica.

NOVITÀ SUI MATERIALI AD ALTA CONDUCIBILITÀ TERMICA

Nell'ambito della ricerca tecnologica, Stati Uniti, Giappone, Corea del Sud e altri Paesi hanno condotto studi ampi e approfonditi sulla preparazione e sulle prestazioni dei materiali di interfaccia ad alta conducibilità termica. Dal 2008, l'Agenzia per i progetti di ricerca avanzata della Difesa degli Stati Uniti ha lanciato progetti di tecnologia di gestione termica, mentre le famose istituzioni TriQuintBAE e altri istituti di ricerca hanno anche trovato un'interfaccia ad alta conducibilità termica per testare la dissipazione del calore dei materiali, valutare la tecnologia e svolgere altri lavori di ricerca.

I materiali di interfaccia termica con elevata conducibilità termica, facili da deformare, possono ridurre efficacemente la resistenza termica interfacciale del materiale, includendo principalmente le seguenti categorie di sostanze: lipidi, gel, materiali a cambiamento di fasee materiali di saldatura.

Negli ultimi anni, con il rapido sviluppo della tecnologia, il grafene e i materiali di interfaccia termica a base di nanotubi di carbonio stanno ricevendo sempre più attenzione. I nanotubi di carbonio presentano gli eccezionali vantaggi di un'elevata conducibilità termica lungo la direzione assiale, anisotropia della conducibilità termica, basso coefficiente di espansione termica nel piano radiale, leggerezza, resistenza all'invecchiamento e all'ossidazione e così via, e hanno un grande potenziale per essere utilizzati come materiale di interfaccia termica. I nanotubi di carbonio hanno una struttura stabile e costituiscono un eccellente sistema di supporto per il grafene. Al contrario, la buona flessibilità del grafene viene utilizzata per riempire lo spazio tra i nanotubi di carbonio, formando una struttura coerente di rete nanometrica di carbonio collegata in modo che i due possano svolgere un'eccellente conducibilità termica, e le due strutture della cellula e le proprietà fisico-chimiche dei due sono perfette per completarsi a vicenda. È stato dimostrato che quando la frazione di massa del grafene e dei nanotubi di carbonio è rispettivamente di 1,5% e 0,5%, la conducibilità termica del materiale raggiunge il massimo di 2,26W-m-1-K-1 .

IMPATTO DELLA SOSTENIBILITÀ E DEI FATTORI AMBIENTALI

Uno degli obiettivi principali della nuova generazione di materiali per interfacce termiche è quello di ridurre l'impatto ambientale e portare la sostenibilità nel settore in futuro. Pertanto, il processo di produzione dei materiali di interfaccia termica presta maggiore attenzione alla generazione di rifiuti e alla riduzione del consumo di risorse. Le tecniche di produzione ecologica sono utilizzate per ottenere un risparmio energetico e una riduzione delle emissioni. In secondo luogo, la progettazione di nuovi materiali enfatizza l'alta stabilità e la resistenza muscolare, riducendo la frequenza di sostituzione per ridurre lo spreco di risorse. La nuova generazione di materiali per interfacce termiche può migliorare le prestazioni nel processo di utilizzo per ridurre al minimo il consumo di apparecchiature e l'impatto ambientale negativo. Infine, la riciclabilità dei materiali è stata notevolmente migliorata, realizzando lo scopo dell'economia circolare.

In combinazione con quanto sopra, la nuova generazione di materiali per interfacce termiche si impegna a ridurre l'impatto ambientale attraverso la produzione, l'uso e il riciclaggio. Ha prestazioni notevoli in termini di efficienza energetica, utilizzo delle risorse, riduzione dei rifiuti e sicurezza ambientale. Con il continuo progresso e la promozione della tecnologia, si prevede che la nuova generazione di materiali di interfaccia termica contribuirà in modo più significativo alle applicazioni successive.

LE SFIDE DELLA TECNOLOGIA TERMICA NELL'ERA DEL 5G

Dalla diffusione della tecnologia 5G nel 2022, la potenza, lo spessore e l'intelligenza dei prodotti elettronici di consumo si sono sviluppati rapidamente. Tuttavia, a causa della rapida impennata di questi indicatori, anche il consumo di energia di lavoro e la generazione di calore sono aumentati in modo significativo. Secondo i dati della ricerca, i guasti dei materiali dovuti alla concentrazione di calore rappresentano da 65% a 80% del tasso di guasto totale. Pertanto, per evitare danni ai dispositivi causati dal surriscaldamento, la gestione della dissipazione del calore è diventata un progetto indispensabile per i componenti elettronici, che a sua volta pone requisiti più elevati per le prestazioni dei materiali di interfaccia termica.

I materiali tradizionali per la dissipazione del calore dei telefoni cellulari si basano su materiali di interfaccia termica come fogli di grafite e gel termico. Tuttavia, la bassa conduttività termica e l'elevato spessore dei fogli di grafite potrebbero essere più favorevoli all'adattamento di nuovi prodotti. Per questo motivo, le heat pipe e le V.C. (piastre per la gestione del calore) hanno iniziato a penetrare nei terminali smartphone dai computer e dai server, e anche i materiali a base di grafene hanno iniziato a essere applicati su larga scala. Rispetto ai fogli di grafite, i V.C. e il grafene hanno un'elevata conducibilità termica e un basso spessore, che li rendono materiali più performanti per la dissipazione del calore.

PROSPETTIVA DEI MATERIALI DI INTERFACCIA TERMICA

Secondo BCC Research, le dimensioni del mercato globale dei materiali di interfaccia termica erano di $764 milioni nel 2015 e si prevede che raggiungeranno $1,1 miliardi entro il 2020, con un CAGR del 7,4%. I materiali di interfaccia termica tradizionali a base di polimeri rappresentano la quota maggiore di tutti i prodotti, quasi 90%. I materiali di interfaccia termica a cambiamento di fase e a base metallica rappresentano una quota minore ma in graduale aumento.

Lo sviluppo del settore rappresentato dalle reti di comunicazione (5G), dall'elettronica automobilistica (new energy), dall'intelligenza artificiale, dai LED e così via ha spinto lo sviluppo delle industrie correlate. In primo luogo, la domanda di stazioni base e delle relative apparecchiature è in rapida crescita. La necessità di materiali di interfaccia termoconduttivi è anch'essa in rapido aumento, seguita dalle applicazioni dell'Internet degli oggetti, oltre ai telefoni cellulari e ai computer e ad altri settori dell'elettronica, ma anche all'industria automobilistica, agli elettrodomestici, agli indossabili intelligenti e alle apparecchiature industriali, ma anche direttamente alla domanda di materiali termoconduttivi e dei relativi dispositivi. L'ultima è l'industria manifatturiera delle apparecchiature di comunicazione sovrapposta al catalizzatore del 5G, che porterà una massiccia domanda di materiali termoconduttivi, materiali di schermatura EMI e altri prodotti.

SOMMARIO

Con le apparecchiature elettroniche e le prestazioni del push-up, la dissipazione del calore è sempre più oggetto di attenzione da parte dell'industria e anche la ricerca sui materiali di interfaccia termica è in aumento. Dall'iniziale grasso siliconico termoconduttivo all'espansione dei materiali di interfaccia termica in metallo liquido, il miglioramento delle prestazioni termiche porta con sé opportunità rivoluzionarie.

Il contesto industriale della sostenibilità e della tutela dell'ambiente pone nuove sfide alla nuova generazione di materiali per interfacce termiche, che svolgono un ruolo attivo nel miglioramento dei prodotti e delle prestazioni attraverso una progettazione e una produzione ecologiche e il miglioramento della riciclabilità dei materiali.

L'ascesa dell'industria 5G porta con sé sfide e una massiccia domanda di dissipazione del calore, per cui il mercato dell'industria della gestione termica è destinato ad avere un rapido sviluppo e una nuova generazione di materiali per l'interfaccia termica svolgerà un ruolo essenziale nel migliorare l'efficienza della dissipazione del calore, ridurre l'impatto ambientale e promuovere lo sviluppo sostenibile. Con il progredire della tecnologia, si prevede che in futuro contribuirà in modo più significativo al miglioramento delle prestazioni dei dispositivi elettronici e alla promozione della consapevolezza ambientale.