Estado de desarrollo y contramedidas del material de interfaz térmica.
Las altas temperaturas pueden tener efectos nocivos sobre la estabilidad, confiabilidad y vida útil de los componentes electrónicos. A menudo hay pequeños espacios entre los componentes electrónicos y los disipadores de calor, lo que da como resultado un área de contacto real de sólo el 10 por ciento del área de la base del disipador de calor, lo que dificulta seriamente la transferencia de calor. El uso de material de interfaz térmica para llenar los espacios puede reducir significativamente la resistencia térmica del contacto y garantizar que el calor generado por los componentes electrónicos de calefacción se descargue a tiempo.
Con la llegada de la era del Internet de las cosas, la integración de productos electrónicos sigue mejorando. Además, la introducción de señales de alta frecuencia y la actualización de los componentes de hardware han llevado a duplicar el número de dispositivos y antenas conectados, lo que ha resultado en un aumento continuo del consumo de energía y un rápido aumento de la generación de calor. El material de interfaz térmica tiene una excelente conductividad térmica y una gran adaptabilidad ambiental, lo que proporciona una poderosa ayuda para la alta integración y miniaturización de equipos, y se espera que se conviertan en las soluciones de gestión térmica más disruptivas y transformadoras.
En términos de industria, la industria electrónica, representada por los tres sectores más populares, presenta cada vez más demandas de sistemas avanzados de gestión térmica y materiales de interfaz térmica:
Electrónica de consumo inteligente:Los productos electrónicos de teléfonos inteligentes y tabletas tienen una estructura estrecha y altamente integrada, y la mejora continua de la densidad del flujo de calor ha planteado requisitos cada vez más altos para los sistemas de gestión del calor.
Equipos de comunicacion:Los equipos de comunicación son cada vez más complejos, el consumo de energía aumenta y el valor calorífico aumenta rápidamente, lo que generará una enorme demanda incremental de material de interfaz térmica.
Electrónica automotriz:por un lado, la temperatura de funcionamiento del módulo de control electrónico del motor, del módulo de encendido, del módulo de potencia y de varios sensores es extremadamente alta; por otro lado, la potencia de la batería de los vehículos de nueva energía es enorme y el enfriamiento por aire y el enfriamiento por agua tradicionales no son suficientes para hacer frente a la enorme disipación de calor. Existe una demanda urgente y personalizada de material de interfaz térmica.
Además, los dispositivos utilizados en la aviación, el aeroespacial, el ejército y otros campos normalmente necesitan funcionar en entornos hostiles como alta frecuencia, alto voltaje, alta potencia y temperaturas extremas, y requieren alta confiabilidad, largo tiempo de trabajo sin fallas y extremadamente Altos requisitos de rendimiento integrales para materiales de disipación de calor.
Según datos de investigación de BCC, el tamaño del mercado global de materiales de interfaz térmica ha aumentado de 716 millones de dólares en 2014 a 937 millones de dólares en 2018, con una tasa de crecimiento anual compuesta del 7,4 por ciento. Se espera que el tamaño del mercado alcance los 1.080 millones de dólares en 2021. Entre ellos, la región de Asia Pacífico superará los 812 millones de dólares, Europa aproximadamente 113 millones de dólares, América del Norte aproximadamente 101 millones de dólares y otras regiones aproximadamente 54 millones. Dólares estadounidenses.
Los compuestos a base de polímeros conductores térmicos tienen las ventajas de baja densidad, excelentes propiedades dieléctricas, precios bajos de materias primas y fácil procesamiento, pero la conductividad térmica de los compuestos conductores térmicos a base de polímeros es relativamente baja. Los nanomateriales inorgánicos como el óxido de aluminio, el nitruro de aluminio, el carburo de silicio, el nitruro de boro y los nanotubos de carbono pueden mejorar eficazmente la conductividad térmica de los materiales poliméricos, pero los rellenos inorgánicos harán que los materiales poliméricos sean quebradizos y duros. En la actualidad, no existe una buena solución para este problema y los mercados nacional e internacional están básicamente en el mismo camino.
El material de interfaz térmica ideal debe tener las siguientes características: alta conductividad térmica, alta flexibilidad, humectabilidad de la superficie, viscosidad adecuada, alta sensibilidad a la presión, buena estabilidad del ciclo térmico y en frío, reutilizable, etc. Por lo tanto, es necesario abordar otras cuestiones:
En primer lugar, en el diseño de compuestos a base de polímeros, se necesita un diseño de refuerzo más avanzado para mejorar la conductividad térmica y al mismo tiempo garantizar las propiedades mecánicas;
En segundo lugar, en términos de preparación y procesamiento del material, es necesario mejorar la unión de la interfaz entre rellenos, refuerzos y matriz para obtener una configuración ideal del material compuesto;
En tercer lugar, en términos de investigación teórica básica, es necesario comprender mejor la conducción de calor de fonones a múltiples escalas, el mecanismo de conducción de portadores, el mecanismo de acoplamiento de electrones de fonones, el mecanismo complejo de transporte de electrones y fonones en la interfaz, etc., para proporcionar una base teórica para el diseño del material de interfaz térmica.
