Напредак истраживања материјала термичког интерфејса
Материјали термичког интерфејса се углавном састоје од топлотно проводљивих пунила и полимера. Додатак топлотно проводљивог пунила побољшава топлотну проводљивост полимера, док задржава добру флексибилност полимера [ГГ] #39, ниску цену и лаку обраду и предности обликовања. Топлотна проводљивост материјала термичког интерфејса зависи од фракције пунила. Када је фракција пунила недовољна, дисперговане појединачне честице не могу доћи у контакт са суседним честицама (слика 5(а)), а топлотно проводљива мрежа честица се не може формирати. Када фракција пунила достигне одређени ниво (праг перколације), почиње да се формира континуирана топлотна мрежа (слика 5(б)), тако да ће се топлотна проводљивост полимерног композита експоненцијално повећати.
Међутим, како припремити топлотну проводљивост већу од 20 В/мК и вредност топлотног отпора интерфејса мању од 0,01 Кцм2/В и даље је велики изазов. Као одговор на ову потешкоћу, у оквиру финансирања Националног кључа Р [ГГ] амп;Д Програм-Стратегиц Адванцед Елецтрониц Материалс Кеи Специал Пројецт, који води истраживач Сун Ронг, Схензхен Институте оф Адванцед Тецхнологи, Кинеска академија наука, и Схангхаи Јиаотонг Универзитет, Југоисточни универзитет, Универзитет Тонгји, и Суџоу Нано, Кинеска академија наука Институт за технологију и нано-бионику, Институт за материјале Нингбо, Кинеска академија наука и Шангајски универзитет извршили су молекуларни дизајн топлотних материјала интерфејса високих перформанси, микро-нано мерење топлотног отпора интерфејса, и прорачун и симулација механизма акустично-електронског спајања на интерфејсу за развој топлотног материјала интерфејса високих перформанси. На основу тога, припремљени материјал термичког интерфејса се примењује на електронске уређаје велике густине снаге и верификује се његова типична примена у електронским уређајима велике густине снаге.
Керамика такође има високу топлотну проводљивост и одличну електричну изолацију, што је посебно погодно за подручја која захтевају електричну изолацију. Међу пријављеним керамичким пунилима, бор нитрид (БН) има веома високу топлотну проводљивост и постаје најатрактивнији истраживачки објекат у апликацијама управљања топлотом. У 2017. Зханг ет ал. припремио х-БН мембрану на време вакуумском филтрацијом и инфилтрирао полимер поливинил алкохол растворљив у води у х-БН да би се формирао композитни материјал х-БН/поливинил алкохола. Процес припреме је приказан на слици 6(а). Када је садржај х-БН 27 вол%, максимална топлотна проводљивост у равни и ван равни може да достигне 8,44 В/м·К и 1,63 В/м·К, респективно (слика 6(б)). Поред тога, Иу ет ал. припремљени х-БН/термопластични полиуретански композити применом вакуумског врућег пресовања. Када је садржај х-БН 95 теж.%, топлотна проводљивост композитног материјала у равни је чак 50,3 В/м·К, што је у складу са резултатима које су објавили Фу ет ал.
Метали имају високу интринзичну топлотну проводљивост због употребе електрона као носача топлоте и постали су уобичајено коришћено топлотно проводљиво пунило за материјале термичког интерфејса. На пример, Ксу ет ал. користио метод електродепозиције за припрему високо оријентисане Аг топлотно проводљиве мреже. Материјал термичког интерфејса који је припремљен има топлотну проводљивост од 30,3 В/м·К, што је много више од полимерног композита припремљеног методом случајне дисперзије (1,4 В /м·К). Ванг и др. открили да под истим садржајем пунила (0,9 теж%) бакарне наножице имају већу способност да побољшају топлотну проводљивост полимера од сребрних наножица. Поред тога, веома је важно како смањити топлотни отпор интерфејса између метала и полимера. Побољшање модификације органских молекула или неорганских пунила на површини метала може повећати силу интеракције између метала и полимера, а затим смањити интерфејс између метала и полимера. Топлотна отпорност, побољшавају топлотну проводљивост полимерних композита. Поред тога, Јеонг ет ал. недавно је увео концепт течног металног пунила у ПДМС матрицу у циљу стварања термоеластичног тела високе топлотне проводљивости, еластичности и растегљивости. Постоји још један важан правац истраживања материјала термичког интерфејса на бази метала — континуирани материјали термичког интерфејса на бази метала. На пример, легуре на бази Сн-Аг-Цу или Сн-Би могу се користити као стандардни безоловни лемови у електронском паковању и често се користе као термички материјали за интерфејс. Његове предности су висока топлотна проводљивост, ниска топлотна отпорност интерфејса, висока поузданост и ниска цена. Течни метал је термички интерфејс материјал који је привукао велику пажњу последњих година. Његова главна компонента је метални галијум (Га) и његове легуре. Има предности ниске тачке топљења, добре влажења са чиповима и ниске термичке отпорности интерфејса. Међутим, како спречити његово преливање је највећи проблем и изазов за термичке материјале на бази течног метала.
