Nieuwe ontwikkelingen in thermische interfacematerialen verbeteren de koelefficiëntie van elektronica

Home " Nieuwe ontwikkelingen in thermische interfacematerialen verbeteren de koelefficiëntie van elektronica

Nieuwe ontwikkelingen in materialen voor thermische interfaces verbeteren de efficiëntie van de elektronicakoeling-Thermische interfacematerialen spelen een sleutelrol in moderne elektronische apparaten, waarbij hun rol gericht is op het optimaliseren van het thermisch beheer en het verbeteren van de prestaties, betrouwbaarheid en levensduur van apparaten. Omdat elektronische apparaten zich blijven ontwikkelen en steeds meer functionaliteiten bevatten, neemt de hoeveelheid warmte die wordt gegenereerd snel toe, waardoor effectief thermisch beheer bijzonder belangrijk wordt.

ONTWIKKELINGSTREND VAN NIEUWE GENERATIE THERMISCHE INTERFACEMATERIALEN

De ontwikkelingstrend van de nieuwe generatie thermische interfacematerialenThermische interfacematerialen, ook wel bekend als interfacevulmaterialen, worden gebruikt om het contactoppervlak op te vullen dat openingen of gaten kan produceren om de lucht tussen elektronische componenten en koellichamen in elektronische apparatuur te elimineren om de thermische prestaties van het apparaat te verbeteren. Naarmate de functies van elektronische apparaten geleidelijk aan welvarender worden, wordt de versie van een aanzienlijke toename in het stroomverbruik en de warmteontwikkeling van elektronische apparaten groter; hoe de thermische efficiëntie van elektronische apparaten te verbeteren is een essentiële factor geworden in de ontwerpfase.

Met de ontwikkeling van de industrie, de thermische interface materialen uit de eerste thermische vet ontwikkeling van thermisch geleidende pakkingen, foto materialen, thermische gel, thermische tape en vloeibaar metaal, en andere categorieën. Hoewel het marktaandeel van vloeibaar metaal thermische interface materialen is relatief klein, de vordering breidt zich snel vanwege de lage vloeigrens en hoge vloeibaarheid kenmerken. Onder hen heeft het vloeiend dynamisch thermisch vet het grootste marktaandeel omdat het vloeiend dynamisch de automatisering van het generatieproces vergemakkelijkt en een lage thermische weerstand heeft.

DOORBRAKEN OP HET GEBIED VAN MATERIALEN MET HOGE THERMISCHE GELEIDBAARHEID

Op het gebied van technologisch onderzoek hebben de Verenigde Staten, Japan, Zuid-Korea en andere landen uitgebreide en diepgaande studies uitgevoerd naar de voorbereiding en prestaties van interfacematerialen met een hoge thermische geleidbaarheid. Sinds 2008 heeft het Amerikaanse Defense Advanced Research Projects Agency technologieprojecten voor thermisch beheer gelanceerd, terwijl de beroemde instellingen TriQuintBAE, en andere onderzoeksinstituten hebben ook een hoge thermische geleidbaarheid interface materialen warmteafvoer testen, technologie-evaluatie en andere onderzoekswerkzaamheden.

Thermische interfacematerialen met een hoge thermische geleidbaarheid, gemakkelijk te vervormen, kunnen de interfaciale thermische weerstand van het materiaal effectief verminderen, voornamelijk met inbegrip van de volgende categorieën stoffen: lipiden, gels, materialen met faseveranderingen lasmaterialen.

In de afgelopen jaren, met de snelle ontwikkeling van de technologie, krijgen grafeen en koolstofnanobuis-gerelateerde thermische interfacematerialen op basis van koolstof steeds meer aandacht. Koolstofnanobuizen hebben de opmerkelijke voordelen van hoge thermische geleidbaarheid in axiale richting, anisotropie van thermische geleidbaarheid, lage thermische uitzettingscoëfficiënt in het radiale vlak, lichtgewicht, weerstand tegen veroudering en oxidatie, enzovoort, en ze hebben een groot potentieel om te worden gebruikt als thermisch interfacemateriaal. Koolstofnanobuizen hebben een stabiele structuur en vormen een uitstekend grafeenondersteuningssysteem. Daarentegen wordt de goede flexibiliteit van grafeen gebruikt om de ruimte tussen de koolstofnanobuizen op te vullen, waardoor een samenhangende koolstofnanometernetwerkstructuur wordt gevormd die met elkaar verbonden is, zodat de twee een uitstekende thermische geleidbaarheid hebben. Het is bewezen dat wanneer de massafractie van grafeen en koolstofnanobuizen respectievelijk 1,5% en 0,5% is, de thermische geleidbaarheid van het materiaal het maximum van 2,26W-m-1-K-1 bereikt.

INVLOED VAN DUURZAAMHEID EN MILIEUFACTOREN

Een van de belangrijkste doelstellingen van de nieuwe generatie thermische interfacematerialen is het verminderen van de milieu-impact en het brengen van duurzaamheid naar de industrie in de toekomst. Daarom wordt bij het fabricageproces van thermische interfacematerialen meer aandacht besteed aan afvalproductie en vermindering van het grondstoffenverbruik. Er worden groene productietechnieken gebruikt om energie te besparen en emissies te beperken. Ten tweede wordt bij het ontwerp van nieuwe materialen de nadruk gelegd op hoge stabiliteit en musculair uithoudingsvermogen, waardoor de frequentie van vervanging wordt verlaagd om verspilling van hulpbronnen tegen te gaan. De nieuwe generatie thermische interfacematerialen kan de prestaties tijdens het gebruik verbeteren om het verbruik van apparatuur en de negatieve invloed op het milieu te minimaliseren. Tot slot is de recyclebaarheid van de materialen drastisch verbeterd, waardoor het doel van de circulaire economie wordt gerealiseerd.

In combinatie met het bovenstaande zet de nieuwe generatie thermische interfacematerialen zich in om de impact op het milieu te verminderen via de productie-, gebruiks- en recyclingsuiteinden. Ze leveren opmerkelijke prestaties op het gebied van energie-efficiëntie, gebruik van hulpbronnen, afvalvermindering en milieuveiligheid. Met de voortdurende vooruitgang en bevordering van technologie zal de nieuwe generatie thermische interfacematerialen naar verwachting een grotere bijdrage leveren aan de latere toepassingen.

UITDAGINGEN VOOR THERMISCHE TECHNOLOGIE IN HET 5G-TIJDPERK

Sinds de popularisering van 5G-technologie in 2022 hebben de kracht, de dunheid en de intelligentie van consumentenelektronica zich snel ontwikkeld. Door de snelle groei van deze indicatoren zijn het energieverbruik en de warmteontwikkeling echter ook aanzienlijk gestegen. Volgens onderzoeksgegevens is materiaaldefect als gevolg van warmteconcentratie goed voor 65% tot 80% van de totale uitval. Om schade aan apparaten door oververhitting te voorkomen, is het beheer van de warmtedissipatie een onmisbaar project geworden voor elektronische componenten, wat op zijn beurt hogere eisen stelt aan de prestaties van thermische interfacematerialen.

Traditionele materialen voor warmteafvoer van mobiele telefoons zijn gebaseerd op thermische interfacematerialen zoals grafietvellen en thermische gel. Toch zouden de lage thermische geleidbaarheid en de grote dikte van grafietplaten bevorderlijker kunnen zijn voor de aanpassing van nieuwe producten. Daarom zijn heat pipes en V.C.s (warmteverspreidende platen) vanuit computers en servers doorgedrongen in smartphone-terminals en worden grafeenmaterialen nu ook op grote schaal toegepast. Vergeleken met grafietplaten hebben V.C. en grafeen een hoge thermische geleidbaarheid en een lage dikte, waardoor ze beter presterende materialen voor warmteafvoer zijn.

VOORUITZICHTEN VAN THERMISCHE INTERFACEMATERIALEN

Volgens BCC Research bedroeg de wereldwijde markt voor thermische interfacematerialen $764 miljoen in 2015 en zal deze naar verwachting $1,1 miljard bedragen in 2020, met een CAGR van 7,4%. Traditionele thermische interfacematerialen op basis van polymeren nemen het grootste deel van alle producten voor hun rekening, bijna 90%. Faseveranderings- en metaalgebaseerde thermische interfacematerialen hebben een kleiner maar geleidelijk toenemend aandeel.

De ontwikkeling van het gebied dat wordt vertegenwoordigd door communicatienetwerken (5G), auto-elektronica (nieuwe energie), kunstmatige intelligentie, LED, enzovoort, heeft de ontwikkeling van aanverwante industrieën gestimuleerd. Ten eerste neemt de vraag naar basisstations en bijbehorende basisstationapparatuur snel toe. De behoefte aan thermisch geleidende interface materialen is ook snel gestegen, gevolgd door het Internet of Things toepassingen, in aanvulling op mobiele telefoons en computers en andere elektronica-industrie, maar ook uit te breiden naar de auto-, huishoudelijke apparaten, intelligente draagbare, en industriële apparatuur, maar ook direct getrokken naar de vraag naar thermisch geleidende materialen en aanverwante apparaten. De laatste is de communicatie-apparatuur productie-industrie gesuperponeerd op de katalysator van 5G, die massale vraag naar thermisch geleidende materialen, EMI-beschermende materialen, en andere producten zal brengen.

SAMENVATTING

Met de elektronische apparatuur en de prestaties van de push-up, warmteafvoer is meer en meer aandacht door de industrie, en de daarmee samenhangende thermische interface materiaal onderzoek neemt ook toe. Van het aanvankelijke thermisch geleidende siliconenvet tot de uitbreiding van thermische interfacematerialen van vloeibaar metaal, het verbeteren van de thermische prestaties brengt doorbraakkansen met zich mee.

De industriële context van duurzaamheid en milieubescherming stelt nieuwe uitdagingen aan de nieuwe generatie thermische interfacematerialen, die een actieve rol spelen in het verbeteren van producten en prestaties door middel van groen ontwerp en groene productie en het verbeteren van de recycleerbaarheid van materialen.

De opkomst van de 5G-industrie brengt uitdagingen en een enorme vraag naar warmteafvoer met zich mee, dus de markt voor thermisch beheer zal zich snel ontwikkelen en een nieuwe generatie thermische interfacematerialen zal een essentiële rol spelen bij het verbeteren van de efficiëntie van warmteafvoer, het verminderen van de impact op het milieu en het bevorderen van duurzame ontwikkeling. Met de vooruitgang van de technologie zal het naar verwachting in de toekomst een belangrijkere bijdrage leveren aan het verbeteren van de prestaties van elektronische apparaten en het bevorderen van het milieubewustzijn.