热界面材料的新进展提高了电子设备的冷却效率

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热界面材料的新进展提高了电子设备的冷却效率--《电子技术》，2012 年 3 月。热界面材料在现代电子设备中发挥着关键作用，其作用主要集中在优化热管理、提高设备性能、可靠性和使用寿命上。随着电子设备的不断发展和功能的增加，产生的热量也在迅速增加，因此有效的热管理显得尤为重要。

新一代热界面材料的发展趋势

新一代导热界面材料的发展趋势-- 美国国家科学与技术研究院热界面材料又称界面填充材料，用于填充电子设备中可能产生间隙或孔洞的接触面，消除电子元件与散热器之间的空气，以提高设备的散热性能。随着电子设备的功能逐渐丰富，电子设备的工作功耗和发热量大幅增加的版本也越来越大；如何提高电子设备的热效率已成为其设计阶段必不可少的因素。

随着行业的发展，导热界面材料从最初的导热脂发展到导热垫片、光敏材料、导热凝胶、导热胶带和液态金属等多个门类。虽然液态金属导热界面材料的市场份额相对较小，但由于其屈服强度低、流动性强的特点，其市场主张正在迅速扩大。其中，流动动态导热脂的市场份额最大，因为它的流动动态有利于生成过程的自动化，而且热阻低。

高导热材料的突破

在技术研究方面，美国、日本、韩国等国家对高导热界面材料的制备和性能进行了广泛而深入的研究。2008 年以来，美国国防部高级研究计划局启动了热管理技术项目，著名机构 TriQuint此外，BAE 等研究机构还对发现的高导热界面材料进行了散热测试、技术评估等研究工作。

热界面材料具有导热系数高、易变形的特点，能有效降低材料的界面热阻，主要包括以下几类物质：脂类、凝胶体、 相变材料以及焊接材料。

近年来，随着科技的飞速发展，石墨烯以及与碳纳米管相关的碳基热敏界面材料越来越受到人们的关注。碳纳米管具有沿轴向热导率高、热导率各向异性、径向热膨胀系数低、重量轻、耐老化和抗氧化等突出优点，作为热界面材料具有很大的应用潜力。碳纳米管结构稳定，为石墨烯提供了良好的支撑体系。而石墨烯良好的柔韧性则用来填充碳纳米管之间的空隙，形成连贯的碳纳米网络结构连接，使二者能够发挥极佳的导热性能，二者的机体结构和理化性能完美互补。实验证明，当石墨烯和碳纳米管的质量分数分别为 1.5% 和 0.5% 时，材料的热导率达到最大值 2.26W-m-1-K-1。

可持续性和环境因素的影响

新一代热界面材料的核心目标之一是减少对环境的影响，在未来实现工业的可持续发展。因此，热界面材料的制造过程更加关注废物的产生和资源消耗的减少。采用绿色制造技术，实现节能减排。其次，新材料的设计强调高稳定性和肌肉耐久性，减少更换频率，减少资源浪费。新一代热界面材料能在使用过程中提高性能，最大限度地减少设备消耗和对环境的负面影响。最后，材料的可回收性显著增强，实现了循环经济的目的。

综上所述，新一代热界面材料致力于通过生产、使用和回收等各个环节减少对环境的影响。它在能源效率、资源利用、减少废物和环境安全等方面都有不俗的表现。随着技术的不断进步和推广，新一代热界面材料有望为后续应用做出更大贡献。

5G 时代热技术面临的挑战

自 2022 年 5G 技术普及以来，消费电子产品的功耗、轻薄化和智能化得到了快速发展。然而，由于这些指标的快速飙升，工作能耗和发热量也随之大幅上升。研究数据显示，因热量集中导致的材料故障占总故障率的 65% 至 80%。因此，为避免器件因过热而损坏，散热管理已成为电子元件不可或缺的项目，这也对热界面材料的性能提出了更高的要求。

传统手机的散热材料以石墨片和热凝胶等热界面材料为主。不过，石墨片的导热率低、厚度大，更有利于新产品的适应性。因此，热导管和 V.C.s（热平均板）开始从电脑和服务器渗透到智能手机终端，石墨烯材料也开始大规模应用。与石墨板相比，V.C.和石墨烯导热系数高、厚度小，是性能更好的散热材料。

热界面材料的前景

根据 BCC Research 的数据，2015 年全球热界面材料市场规模为 $7.64亿，预计到 2020 年将达到 $11亿，年复合增长率为 7.4%。传统聚合物基热敏界面材料占所有产品的最大份额，接近 90%。相变和金属基热敏界面材料所占份额较小，但在逐步增加。

以通信网络（5G）、汽车电子（新能源）、人工智能、LED 等为代表的领域的发展带动了相关产业的发展。首先，基站及相应的基站设备需求快速增长。对导热界面材料的需求也迅速上升，其次是物联网的应用，除了手机和电脑等电子行业，还扩展到汽车、家电、智能可穿戴以及工业设备等，也直接拉动了对导热材料及相关器件的需求。最后是通信设备制造业叠加 5G 的催化，将带来对导热材料、EMI 屏蔽材料等产品的大量需求。