Estat de desenvolupament i contramesures del material d'interfície tèrmica
Les altes temperatures poden tenir efectes nocius sobre l'estabilitat, la fiabilitat i la vida útil dels components electrònics. Sovint hi ha petits buits entre els components electrònics i els dissipadors de calor, donant lloc a una àrea de contacte real de només el 10 per cent de l'àrea base del dissipador de calor, cosa que dificulta seriosament la transferència de calor. L'ús de material d'interfície tèrmica per omplir els buits pot reduir significativament la resistència tèrmica de contacte i garantir que la calor generada pels components electrònics de calefacció es descarregui a temps.
Amb l'arribada de l'era de l'Internet de les coses, la integració de productes electrònics continua millorant. A més, la introducció de senyals d'alta freqüència i l'actualització dels components de maquinari han portat a duplicar el nombre de dispositius i antenes connectades, donant lloc a un augment continu del consum d'energia i un ràpid augment de la generació de calor. El material d'interfície tèrmica té una excel·lent conductivitat tèrmica i una forta adaptabilitat ambiental, que proporcionen una potent ajuda per a l'alta integració i miniaturització dels equips, i s'espera que es converteixin en les solucions de gestió tèrmica més disruptives i transformadores.
Pel que fa a la indústria, la indústria electrònica, representada pels tres sectors calents, presenta cada vegada més demandes de sistemes avançats de gestió tèrmica i material d'interfície tèrmica:
Electrònica intel·ligent de consum:Els productes electrònics de telèfons intel·ligents i tauletes tenen una estructura estreta i altament integrada, i la millora contínua de la densitat del flux de calor ha plantejat requisits cada cop més elevats per als sistemes de gestió de la calor.
Equips de comunicació:L'equip de comunicació és cada cop més complex, el consum d'energia augmenta i el valor calorífic augmenta ràpidament, cosa que comportarà una gran demanda incremental de material d'interfície tèrmica.
Electrònica de l'automòbil:d'una banda, la temperatura de treball del mòdul de control electrònic del motor, mòdul d'encesa, mòdul de potència i diversos sensors és extremadament alta; d'altra banda, la potència de la bateria dels vehicles d'energia nova és enorme, i la refrigeració per aire tradicional i la refrigeració per aigua no són suficients per fer front a l'enorme dissipació de calor. Hi ha una demanda urgent i personalitzada de material d'interfície tèrmica.
A més, els dispositius utilitzats en l'aviació, l'aeroespacial, l'exèrcit i altres camps solen funcionar en entorns durs com ara alta freqüència, alta tensió, alta potència i temperatures extremes, i requereixen una alta fiabilitat, un temps de treball llarg sense errors i extremadament. requisits d'alt rendiment complets per a materials de dissipació de calor.
Segons les dades d'investigació de BCC, la mida del mercat global del material d'interfície tèrmica ha augmentat de 716 milions de dòlars el 2014 a 937 milions de dòlars el 2018, amb una taxa de creixement anual composta del 7,4 per cent. S'espera que la mida del mercat arribi als 1.080 milions de dòlars el 2021. Entre ells, la regió d'Àsia Pacífic superarà els 812 milions de dòlars nord-americans, Europa aproximadament 113 milions de dòlars EUA, Amèrica del Nord aproximadament 101 milions de dòlars EUA i altres regions aproximadament 54 milions dòlars dels EUA.
Els compostos basats en polímers conductors tèrmics tenen els avantatges de baixa densitat, excel·lents propietats dielèctriques, preus baixos de les matèries primeres i fàcil processament, però la conductivitat tèrmica dels compostos conductors tèrmics basats en polímers és relativament baixa. Els nanomaterials inorgànics com l'òxid d'alumini, el nitrur d'alumini, el carbur de silici, el nitrur de bor i els nanotubs de carboni poden millorar eficaçment la conductivitat tèrmica dels materials polímers, però els farcits inorgànics faran que els materials polímers siguin fràgils i durs. En l'actualitat, no hi ha una bona solució a aquest problema, i els mercats internacional i nacional estan bàsicament en el mateix camí.
El material d'interfície tèrmica ideal ha de tenir les característiques següents: alta conductivitat tèrmica, alta flexibilitat, humectabilitat de la superfície, viscositat adequada, alta sensibilitat a la pressió, bona estabilitat del cicle tèrmic i fred, reutilitzable, etc. Per tant, cal abordar més problemes:
En primer lloc, en el disseny de compostos basats en polímers, es necessita un disseny de reforç més avançat per millorar la conductivitat tèrmica alhora que garanteix les propietats mecàniques;
En segon lloc, pel que fa a la preparació i processament del material, cal millorar la unió de la interfície entre farcits, reforços i matriu per obtenir una configuració de material compost ideal;
En tercer lloc, pel que fa a la investigació teòrica bàsica, cal entendre millor la conducció de calor fonònica multiescala, el mecanisme de conducció del portador, el mecanisme d'acoblament d'electrons de fonons, el mecanisme complex de transport d'electrons i fonons a la interfície, etc., per proporcionar una base teòrica per a el disseny del material d'interfície tèrmica.
