Тренд развоја термичког материјала интерфејса
Високе температуре могу имати штетне ефекте на стабилност, поузданост и животни век електронских компоненти. Често постоје мале празнине између електронских компоненти и хладњака, што резултира стварном површином контакта од само 10% основне површине хладњака, што озбиљно омета пренос топлоте. Употреба термалног материјала интерфејса за попуњавање празнина може значајно смањити топлотни отпор контакта и осигурати да се топлота коју стварају грејне електронске компоненте испразни на време.
Са доласком ере Интернета ствари, интеграција електронских производа наставља да се побољшава. Поред тога, увођење високофреквентних сигнала и надоградња хардверских компоненти довели су до удвостручења броја повезаних уређаја и антена, што је резултирало континуираним повећањем потрошње енергије и брзим повећањем производње топлоте. Материјали са термичким интерфејсом имају одличну топлотну проводљивост и снажну прилагодљивост околини, који пружају снажну помоћ за високу интеграцију и минијатуризацију опреме, и очекује се да ће постати решења за управљање топлотом која највише омета и трансформише.
Што се тиче индустрије, електронска индустрија, коју представљају три врућа сектора, поставља све више захтева за напредним системима управљања топлотом и материјалом за термални интерфејс:
Интелигентна потрошачка електроника:Електронски производи паметних телефона и таблета имају чврсту и високо интегрисану структуру, а континуирано побољшање густине топлотног флукса поставља све веће захтеве за системе управљања топлотом.
Комуникациона опрема:комуникациона опрема постаје све сложенија, потрошња енергије се повећава, а топлотна вредност брзо расте, што ће донети огромну инкременталну потражњу за материјалом Тхермал интерфејса.
Аутомобилска електроника:с једне стране, радна температура електронског управљачког модула мотора, модула паљења, модула напајања и разних сензора је изузетно висока; са друге стране, батерија нових енергетских возила је огромна, а традиционално ваздушно и водено хлађење нису довољни да се носе са огромним расипањем топлоте. Постоји хитна и персонализована потражња за материјалом за термални интерфејс.
Поред тога, уређаји који се користе у ваздухопловству, ваздухопловству, војсци и другим областима обично морају да раде у тешким окружењима као што су високе фреквенције, високи напон, велика снага и екстремне температуре, и захтевају високу поузданост, дуго радно време без грешака и изузетно високи свеобухватни захтеви за перформансе материјала за расипање топлоте.
Према подацима БЦЦ истраживања, величина глобалног тржишта материјала Тхермал интерфејса порасла је са 716 милиона долара у 2014. на 937 милиона долара у 2018. години, са комбинованом годишњом стопом раста од 7,4%. Очекује се да ће величина тржишта достићи 1,08 милијарди долара 2021. Међу њима, Азијско-пацифички регион ће премашити 812 милиона америчких долара, Европа око 113 милиона америчких долара, Северна Америка око 101 милион америчких долара, а остали региони око 54 милиона долара. америчких долара.
Термо проводљиви композити на бази полимера имају предности ниске густине, одличних диелектричних својстава, ниске цене сировина и лаке обраде, али је топлотна проводљивост топлотно проводних композита на бази полимера релативно ниска. Неоргански нано материјали као што су алуминијум оксид, алуминијум нитрид, силицијум карбид, бор нитрид и угљеничне наноцеви могу ефикасно побољшати топлотну проводљивост полимерних материјала, али неорганска пунила ће учинити полимерне материјале крхким и тврдим. Тренутно не постоји добро решење за овај проблем, а међународно и домаће тржиште су у основи на истом путу.
Идеалан материјал термичког интерфејса треба да има следеће карактеристике: високу топлотну проводљивост, високу флексибилност, влажење површине, одговарајући вискозитет, осетљивост на висок притисак, добру термичку и хладну стабилност циклуса, могућност вишекратне употребе, итд. Стога је потребно решити даља питања:
Прво, у дизајну композита на бази полимера, потребан је напреднији дизајн арматуре да би се побољшала топлотна проводљивост уз обезбеђивање механичких својстава;
Друго, у смислу припреме и обраде материјала, неопходно је побољшати везу између пунила, ојачања и матрице да би се добила идеална конфигурација композитног материјала;
Треће, у смислу основних теоријских истраживања, потребно је даље разумети фононску проводљивост топлоте на више нивоа, механизам проводљивости носиоца, механизам спрезања фонона, сложени механизам транспорта електрона и фонона на интерфејсу, итд., како би се обезбедила теоријска основа за дизајн материјала за термални интерфејс.
