Tecnología de refrigeración emergente y en desarrollo
Materiales bidimensionales
Los materiales bidimensionales se refieren a materiales en los que los electrones solo pueden moverse libremente en la escala nanométrica en dos dimensiones, es decir, los electrones solo pueden moverse en un plano. Los materiales bidimensionales comunes incluyen grafeno, nitruro de boro hexagonal, superredes, pozos cuánticos, etc. Debido a su muy buena conductividad térmica, se pueden utilizar materiales bidimensionales en el embalaje de chips electrónicos para mejorar la disipación del calor. El grafeno, como representante típico, tiene una conductividad térmica ultra alta de 5300 W / (m · K) debido a su fuerte enlace sp2, que puede usarse como un material prometedor de disipación de calor. Muchos documentos han informado que varias películas a base de grafeno, papel de grafeno, materiales poliméricos de grafeno / epoxi multicapa y láminas de grafeno se pueden utilizar como capas de disipación de calor en dispositivos electrónicos. El nitruro de boro hexagonal, como material bidimensional que conduce el calor pero no la electricidad, tiene una conductividad térmica de 390 W / (m · K), y el coeficiente de expansión es el más pequeño entre los materiales cerámicos actualmente conocidos. La figura 6 es un diagrama esquemático del uso de materiales bidimensionales para empaquetar un IGBT (transistor bipolar de puerta aislada).
Mediante simulación numérica, Liu Shutian et al. encontró que el material poroso bidimensional con el mejor rendimiento de disipación de calor es un tipo de microestructura hexagonal regular. Wu Xiangshui y otros presentaron en detalle la tecnología de medición de la conductividad térmica de materiales bidimensionales y la conductividad térmica de varios materiales bidimensionales. Bao Jie utiliza el nitruro de boro hexagonal de material en capas bidimensionales para resolver el problema de disipación de calor de los dispositivos electrónicos de alta potencia y propone un plan para mejorar aún más su efecto de disipación de calor. La aplicación de disipación de calor del grafeno en materiales bidimensionales es la más representativa. El autor cree que la película de grafeno se puede cubrir en el chip durante la disipación de calor del chip electrónico, y el nitruro de boro hexagonal se puede llenar en la resina de empaque, que puede ser muy grande. El grado de reducción de la resistencia térmica. La disipación de calor de material bidimensional se encuentra actualmente en la etapa de desarrollo en la industria, y todavía queda un largo camino por recorrer en este campo. Cuando estén maduros, los materiales bidimensionales definitivamente brillarán en el campo de la disipación de calor de las virutas.
2.2 Disipación del calor del viento iónico Cuando se aplica un campo eléctrico entre una superficie afilada y una superficie roma, se ionizará una gran cantidad de iones negativos cerca de la superficie afilada y se generará una gran cantidad de iones positivos cerca de la superficie roma. Los iones positivos y negativos deben neutralizarse y los iones negativos vuelan hacia los iones positivos. El movimiento de iones provocará una gran perturbación en el fluido circundante. Debido a la inercia, otras moléculas en el aire se mueven juntas, generando viento de iones. La figura 7 es un diagrama esquemático de la generación de viento de iones. La tecnología de disipación de calor por viento iónico fue inventada por primera vez por el profesor Alexander Mamishev en 2006. Tessera, un proveedor global de tecnología de miniaturización de productos electrónicos, lanzó una solución de disipación de calor Electrohidrodinámica (EHD) basada en la disipación de calor por viento de iones. La superficie es de solo 3cm2 y se puede instalar. En el portátil. La mayor ventaja de este método de disipación de calor es que no hay ningún mecanismo mecánico y no se genera ruido. Existen algunos problemas con la disipación de calor del viento de iones. Por ejemplo, el consumo de energía del sistema puede aumentar y la radiación electromagnética generada por el viento de iones también afectará la salud humana. Sin embargo, estos problemas se han resuelto. Los problemas de cómo prevenir el polvo y cómo prolongar la vida útil aún se están resolviendo.
Después de clasificar y analizar los varios métodos de disipación de calor anteriores, no es difícil ver que con la actualización y el progreso continuos de los dispositivos electrónicos, los métodos de disipación de calor de los dispositivos electrónicos buscan cada vez más la portabilidad y una mayor eficiencia. Si bien los dispositivos electrónicos y los chips electrónicos son más precisos y compactos, también traen problemas de disipación de calor. El impacto de la temperatura en los equipos electrónicos se refleja principalmente en dos aspectos: uno es la falla térmica del chip y el otro es el daño por tensión. Comparando los métodos de disipación de calor anteriores, si un método solo tiene demasiadas deficiencias, se pueden usar varios métodos para disipar el calor, tales como: viento de iones y enfriamiento de aire forzado para disipar el calor; almacenamiento de energía de cambio de fase y tubos de calor para disipar el calor; 2. Los materiales dimensionales se empaquetan y combinan con otros métodos de disipación de calor." Sangre electrónica 5D" es una tecnología muy prometedora, y será un gran cambio en los equipos electrónicos que se desarrollarán. El uso de materiales bidimensionales para el envasado de equipos electrónicos y el uso de microcanales en la placa inferior se utilizarán cada vez más y será necesario seleccionar otros métodos de disipación de calor para diferentes situaciones. El autor personalmente prefiere la refrigeración por almacenamiento de energía por cambio de fase y la refrigeración por tubería de calor.
En la actualidad, la investigación teórica sobre la disipación de calor es relativamente completa, pero también existen muchas dificultades técnicas. El problema del cuello de botella de la tecnología de disipación de calor también obstaculiza indirectamente el desarrollo ulterior de los equipos electrónicos. Queda un largo camino por recorrer. Romper con los problemas actuales y encontrar mejores materiales de disipación de calor siempre será un tema candente en el campo de la disipación de calor.
