Tecnologia de refrigeració emergent i en desenvolupament
Materials bidimensionals
Els materials bidimensionals es refereixen a materials en què els electrons només es poden moure lliurement a escala nanomètrica en dues dimensions, és a dir, els electrons només es poden moure en un pla. Els materials bidimensionals comuns inclouen el grafè, el nitrur de bor hexagonal, les superretes, els pous quàntics, etc. A causa de la seva molt bona conductivitat tèrmica, es poden utilitzar materials bidimensionals en l'embalatge de xips electrònics per millorar la dissipació de la calor. El grafè, com a representant típic, té una conductivitat tèrmica ultra alta de 5300 W/(m·K) a causa del seu fort enllaç sp2, que es pot utilitzar com a material prometedor de dissipació de calor. Molts documents han informat que diverses pel·lícules a base de grafè, paper de grafè, materials polimèrics de grafè/epoxi multicapa i làmines de grafè es poden utilitzar com a capes de dissipació de calor en dispositius electrònics. El nitrur de bor hexagonal, com a material bidimensional que condueix la calor però no l'electricitat, té una conductivitat tèrmica de 390 W/(m·K) i el coeficient d'expansió és el més petit entre els materials ceràmics coneguts actualment. La figura 6 és un diagrama esquemàtic de l'ús de materials bidimensionals per empaquetar un IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
Mitjançant la simulació numèrica, Liu Shutian et al. va trobar que el material porós bidimensional amb el millor rendiment de dissipació de calor és un tipus de microestructura hexagonal regular. Wu Xiangshui i altres van presentar en detall la tecnologia de mesura de la conductivitat tèrmica de materials bidimensionals i la conductivitat tèrmica de diversos materials bidimensionals. Bao Jie utilitza el nitrur de bor hexagonal de material bidimensional en capes per resoldre el problema de dissipació de calor dels dispositius electrònics d'alta potència i proposa un pla per millorar encara més el seu efecte de dissipació de calor. L'aplicació de dissipació de calor del grafè en materials bidimensionals és la més representativa. L'autor creu que la pel·lícula de grafè es pot cobrir al xip durant la dissipació de calor del xip electrònic, i el nitrur de bor hexagonal es pot omplir a la resina d'embalatge, que pot ser molt gran. El grau de reducció de la resistència tèrmica. La dissipació de calor del material bidimensional es troba actualment en l'etapa de desenvolupament de la indústria, i encara queda molt camí per recórrer en aquest camp. Quan estiguin madurs, els materials bidimensionals brillaran definitivament en el camp de la dissipació de calor dels xips.
2.2 Dissipació de calor del vent iònic Quan s'aplica un camp elèctric entre una superfície afilada i una superfície roma, un gran nombre d'ions negatius s'ionitzaran prop de la superfície afilada i es generarà un gran nombre d'ions positius prop de la superfície roma. Els ions positius i negatius han de ser neutralitzats, i els ions negatius volen cap als ions positius. El moviment dels ions causarà grans pertorbacions al fluid circumdant. A causa de la inèrcia, altres molècules de l'aire es mouen juntes, generant vent iònic. La figura 7 és un diagrama esquemàtic de la generació de vent iònic. La tecnologia de dissipació de calor del vent iònic va ser inventada per primera vegada pel professor Alexander Mamishev l'any 2006. Tessera, un proveïdor global de tecnologia de miniaturització de productes electrònics, va llançar una solució de dissipació de calor Electrohydro Dynamic (EHD) basada en la dissipació de calor del vent iònic. La superfície és de només 3cm2 i es pot instal·lar. A l'ordinador portàtil. El major avantatge d'aquest mètode de dissipació de calor és que no hi ha cap mecanisme mecànic i no es genera soroll. Hi ha alguns problemes amb la dissipació de la calor del vent iònic. Per exemple, el consum d'energia del sistema pot augmentar i la radiació electromagnètica generada pel vent iònic també afectarà la salut humana. Tanmateix, aquests problemes s'han resolt. Els problemes de com prevenir la pols i com allargar la vida útil encara s'estan resolent.
Després de classificar i analitzar els diversos mètodes de dissipació de calor anteriors, no és difícil veure que amb l'actualització i el progrés continu dels dispositius electrònics, els mètodes de dissipació de calor dels dispositius electrònics persegueixen cada cop més la portabilitat i una major eficiència. Si bé els dispositius electrònics i els xips electrònics són més precisos i compactes, també comporten problemes de dissipació de calor. L'impacte de la temperatura en els equips electrònics es reflecteix principalment en dos aspectes: un és la fallada tèrmica del xip i l'altre és el dany per l'estrès. Comparant els mètodes de dissipació de calor anteriors, si un mètode per si sol té massa deficiències, es poden utilitzar diversos mètodes per dissipar la calor, com ara: vent d'ions i refrigeració d'aire forçat per a la dissipació de la calor; emmagatzematge d'energia de canvi de fase i tubs de calor per a la dissipació de calor; 2. Els materials dimensionals s'envasen i es combinen amb altres mètodes de dissipació de calor."Sang electrònica 5D" és una tecnologia molt prometedora, i suposarà un gran canvi en els equips electrònics a desenvolupar. L'ús de materials bidimensionals per a l'embalatge d'equips electrònics i l'ús de microcanals a la placa inferior s'utilitzarà cada cop més àmpliament, i caldrà seleccionar altres mètodes de dissipació de calor per a diferents situacions. L'autor personalment prefereix la refrigeració d'emmagatzematge d'energia de canvi de fase i la refrigeració de tubs de calor.
Actualment, la investigació teòrica sobre la dissipació de calor és relativament completa, però també hi ha moltes dificultats tècniques. El problema del coll d'ampolla de la tecnologia de dissipació de calor també dificulta indirectament el desenvolupament posterior dels equips electrònics. Hi ha un llarg camí per recórrer. Trencar els problemes actuals i trobar millors materials de dissipació de calor sempre serà un tema candent en el camp de la dissipació de calor.
