Novos avanços em materiais de interface térmica aumentam a eficiência do arrefecimento de eletrónica

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Novos avanços nos materiais de interface térmica aumentam a eficiência do arrefecimento da eletrónica-Os materiais de interface térmica desempenham um papel fundamental nos dispositivos electrónicos modernos, estando o seu papel centrado na otimização da gestão térmica e na melhoria do desempenho, fiabilidade e tempo de vida dos dispositivos. À medida que os dispositivos electrónicos continuam a evoluir e a aumentar a sua funcionalidade, a quantidade de calor gerado aumenta rapidamente, tornando a gestão térmica eficaz particularmente importante.

TENDÊNCIA DE DESENVOLVIMENTO DA NOVA GERAÇÃO DE MATERIAIS DE INTERFACE TÉRMICA

A tendência de desenvolvimento da nova geração de materiais de interface térmica-Materiais de interface térmicaOs materiais de enchimento de interface, também conhecidos como materiais de enchimento de interface, são utilizados para preencher a superfície de contacto que pode produzir lacunas ou orifícios para eliminar o ar entre os componentes electrónicos e os dissipadores de calor em equipamentos electrónicos para melhorar o desempenho térmico do dispositivo. medida que as funções dos dispositivos electrónicos se tornam gradualmente mais ricas, a versão de um aumento substancial no consumo de energia de trabalho e na geração de calor dos dispositivos electrónicos torna-se maior; a forma de melhorar a eficiência térmica dos dispositivos electrónicos tornou-se um fator essencial na sua fase de conceção.

Com o desenvolvimento da indústria, os materiais de interface térmica a partir do desenvolvimento inicial de massa térmica de juntas termicamente condutoras, materiais fotográficos, gel térmico, fita térmica e metal líquido, e outras categorias. Embora a quota de mercado dos materiais de interface térmica de metal líquido seja relativamente pequena, a reivindicação está a expandir-se rapidamente devido à sua baixa resistência ao escoamento e às suas características de elevada fluidez. Entre eles, a massa térmica dinâmica de fluxo tem a maior quota de mercado porque a sua dinâmica de fluxo facilita a automatização do processo de geração e a baixa resistência térmica.

AVANÇOS EM MATERIAIS DE ELEVADA CONDUTIVIDADE TÉRMICA

Na investigação tecnológica, os Estados Unidos, o Japão, a Coreia do Sul e outros países realizaram estudos extensos e aprofundados sobre a preparação e o desempenho de materiais de interface de elevada condutividade térmica. Desde 2008, a Agência de Projectos de Investigação Avançada de Defesa dos EUA lançou projectos de tecnologia de gestão térmica, enquanto as famosas instituições TriQuintA BAE e outros institutos de investigação descobriram também uma interface de alta condutividade térmica para testes de dissipação de calor de materiais, avaliação tecnológica e outros trabalhos de investigação.

Os materiais de interface térmica com elevada condutividade térmica, fáceis de deformar, podem reduzir eficazmente a resistência térmica interfacial do material, incluindo principalmente as seguintes categorias de substâncias: lípidos, géis, materiais de mudança de fasee materiais de soldadura.

Nos últimos anos, com o rápido desenvolvimento da tecnologia, o grafeno e os materiais de interface térmica à base de carbono relacionados com os nanotubos de carbono estão a receber cada vez mais atenção. Os nanotubos de carbono têm as vantagens notáveis de uma elevada condutividade térmica ao longo da direção axial, anisotropia da condutividade térmica, baixo coeficiente de expansão térmica no plano radial, leveza, resistência ao envelhecimento e à oxidação, etc., e têm um grande potencial para serem utilizados como material de interface térmica. Os nanotubos de carbono têm uma estrutura estável, proporcionando um excelente sistema de suporte de grafeno. Em contrapartida, a boa flexibilidade do grafeno é utilizada para preencher a lacuna entre os nanotubos de carbono, formando uma estrutura coerente de rede de nanómetros de carbono ligada de modo a que os dois possam desempenhar uma excelente condutividade térmica, e as duas estruturas de fuselagem e propriedades físico-químicas dos dois são perfeitas para se complementarem. Ficou provado que quando a fração de massa de grafeno e nanotubos de carbono é de 1,5% e 0,5%, respetivamente, a condutividade térmica do material atinge o máximo de 2,26W-m-1-K-1.

IMPACTO DA SUSTENTABILIDADE E DOS FACTORES AMBIENTAIS

Um dos principais objectivos da nova geração de materiais de interface térmica é reduzir o impacto ambiental e trazer sustentabilidade à indústria no futuro. Por conseguinte, o processo de fabrico de materiais de interface térmica presta mais atenção à produção de resíduos e à redução do consumo de recursos. São utilizadas técnicas de fabrico ecológicas para poupar energia e reduzir as emissões. Em segundo lugar, a conceção de novos materiais dá ênfase à elevada estabilidade e resistência muscular, reduzindo a frequência de substituição para reduzir o desperdício de recursos. A nova geração de materiais de interface térmica pode melhorar o desempenho no processo de utilização para minimizar o consumo de equipamento e o impacto ambiental negativo. Finalmente, a reciclabilidade dos materiais foi dramaticamente melhorada, concretizando o objetivo da economia circular.

Em combinação com o acima exposto, a nova geração de materiais de interface térmica está empenhada em reduzir o impacto ambiental através dos fins de produção, utilização e reciclagem. Tem um desempenho notável em termos de eficiência energética, utilização de recursos, redução de resíduos e segurança ambiental. Com o progresso contínuo e a promoção da tecnologia, espera-se que a nova geração de materiais de interface térmica contribua de forma mais significativa para as aplicações subsequentes.

DESAFIOS DA TECNOLOGIA TÉRMICA NA ERA 5G

Desde a popularização da tecnologia 5G em 2022, a potência, a espessura e a inteligência dos produtos electrónicos de consumo têm vindo a desenvolver-se rapidamente. No entanto, devido ao rápido aumento destes indicadores, o consumo de energia de trabalho e a produção de calor também aumentaram significativamente. De acordo com dados de investigação, a falha de material devido à concentração de calor representa 65% a 80% da taxa total de falhas. Por conseguinte, para evitar danos nos dispositivos causados por sobreaquecimento, a gestão da dissipação de calor tornou-se um projeto indispensável para os componentes electrónicos, o que, por sua vez, impõe requisitos mais elevados para o desempenho dos materiais de interface térmica.

Os materiais de dissipação de calor dos telemóveis tradicionais baseiam-se em materiais de interface térmica, tais como folhas de grafite e gel térmico. No entanto, a baixa condutividade térmica e a grande espessura das folhas de grafite poderiam ser mais propícias à adaptação de novos produtos. Por conseguinte, os tubos de calor e as V.C.s (placas de distribuição de calor) começaram a penetrar nos terminais de smartphones a partir de computadores e servidores, e os materiais de grafeno também começaram a ser aplicados em grande escala. Em comparação com as folhas de grafite, o V.C. e o grafeno têm elevada condutividade térmica e baixa espessura, sendo materiais de dissipação de calor com melhor desempenho.

PERSPECTIVA DE MATERIAIS DE INTERFACE TÉRMICA

De acordo com a BCC Research, o tamanho do mercado global de materiais de interface térmica foi de $764 milhões em 2015 e espera-se que atinja $1,1 bilhões em 2020, com um CAGR de 7,4%. Os materiais tradicionais de interface térmica à base de polímeros representam a maior quota de todos os produtos, quase 90%. Os materiais de interface térmica de mudança de fase e os materiais de interface térmica à base de metal representam uma quota menor, mas que aumenta gradualmente.

O desenvolvimento do domínio representado pelas redes de comunicação (5G), a eletrónica automóvel (novas energias), a inteligência artificial, o LED, etc., impulsionou o desenvolvimento das indústrias conexas. Em primeiro lugar, a procura de estações de base e do respetivo equipamento está a aumentar rapidamente. A necessidade de materiais de interface termicamente condutores também tem vindo a aumentar rapidamente, seguida das aplicações da Internet das Coisas, para além dos telemóveis e computadores e de outras indústrias electrónicas, mas também para se expandir para o sector automóvel, os electrodomésticos, o equipamento vestível inteligente e o equipamento industrial, mas também diretamente puxado para a procura de materiais termicamente condutores e dispositivos relacionados. A última é a indústria de fabrico de equipamento de comunicações sobreposta ao catalisador do 5G, que trará uma procura maciça de materiais termicamente condutores, materiais de proteção EMI e outros produtos.

RESUMO

Com o equipamento eletrónico e o desempenho do push-up, a dissipação de calor é cada vez mais objeto de atenção por parte da indústria, e a investigação de materiais de interface térmica relacionados está também a aumentar. Desde a massa de silicone termicamente condutora inicial até à expansão dos materiais de interface térmica de metal líquido, a melhoria do desempenho térmico traz oportunidades inovadoras.

O contexto industrial de sustentabilidade e proteção ambiental coloca novos desafios à nova geração de materiais de interface térmica, que desempenham um papel ativo na melhoria dos produtos e do desempenho através de uma conceção e fabrico ecológicos e da melhoria da reciclabilidade dos materiais.

A ascensão da indústria 5G traz desafios, bem como uma enorme procura de dissipação de calor, pelo que o mercado da indústria de gestão térmica deverá registar um rápido desenvolvimento, e uma nova geração de materiais de interface térmica desempenhará um papel essencial na melhoria da eficiência da dissipação de calor, reduzindo o impacto ambiental e promovendo o desenvolvimento sustentável. Com o avanço da tecnologia, espera-se que, no futuro, contribua de forma mais significativa para melhorar o desempenho dos dispositivos electrónicos e promover a consciência ambiental.