Тенденции развития термоинтерфейсного материала
Высокие температуры могут оказать вредное воздействие на стабильность, надежность и срок службы электронных компонентов. Между электронными компонентами и радиаторами часто имеются небольшие зазоры, в результате чего фактическая площадь контакта составляет всего 10% площади основания радиатора, что серьезно затрудняет теплопередачу. Использование термоинтерфейсного материала для заполнения зазоров может значительно снизить контактное тепловое сопротивление и обеспечить своевременный отвод тепла, выделяемого нагревающимися электронными компонентами.
С наступлением эры Интернета вещей интеграция электронных продуктов продолжает улучшаться. Кроме того, внедрение высокочастотных сигналов и модернизация аппаратных компонентов привели к удвоению количества подключаемых устройств и антенн, что привело к постоянному увеличению энергопотребления и быстрому увеличению тепловыделения. Материал термоинтерфейса обладает превосходной теплопроводностью и высокой адаптируемостью к окружающей среде, что обеспечивает мощную помощь в высокой интеграции и миниатюризации оборудования и, как ожидается, станет самым революционным и преобразующим решением по управлению температурным режимом.
С точки зрения промышленности, электронная промышленность, представленная тремя горячими секторами, выдвигает все больше и больше требований к передовым системам терморегулирования и материалам термоинтерфейса:
Интеллектуальная бытовая электроника:Электронные продукты смартфонов и планшетов имеют плотную и высокоинтегрированную структуру, а постоянное улучшение плотности теплового потока выдвигает все более высокие требования к системам управления теплом.
Оборудование связи:Оборудование связи становится все более и более сложным, энергопотребление увеличивается, а теплотворность быстро растет, что приведет к огромному увеличению спроса на материалы термоинтерфейса.
Автомобильная электроника:с одной стороны, рабочая температура электронного блока управления двигателем, модуля зажигания, модуля питания и различных датчиков чрезвычайно высока; с другой стороны, мощность аккумулятора транспортных средств на новой энергии огромна, а традиционного воздушного и водяного охлаждения недостаточно, чтобы справиться с огромным тепловыделением. Существует срочный и индивидуальный спрос на термоинтерфейсный материал.
Кроме того, устройства, используемые в авиации, аэрокосмической, военной и других областях, обычно должны работать в суровых условиях, таких как высокая частота, высокое напряжение, высокая мощность и экстремальные температуры, и требуют высокой надежности, длительного времени безотказной работы и чрезвычайно высокие комплексные требования к характеристикам теплоотводящих материалов.
Согласно данным исследования BCC, объем мирового рынка термоинтерфейсных материалов увеличился с 716 миллионов долларов в 2014 году до 937 миллионов долларов в 2018 году, при этом совокупный годовой темп роста составил 7,4%. Ожидается, что объем рынка достигнет 1,08 миллиарда долларов в 2021 году. Среди них Азиатско-Тихоокеанский регион превысит 812 миллионов долларов США, Европа примерно 113 миллионов долларов США, Северная Америка примерно 101 миллион долларов США, а другие регионы примерно 54 миллиона долларов США. долларов США.
Теплопроводные композиты на основе полимеров имеют такие преимущества, как низкая плотность, отличные диэлектрические свойства, низкие цены на сырье и простота обработки, но теплопроводность теплопроводных композитов на основе полимеров относительно низкая. Неорганические наноматериалы, такие как оксид алюминия, нитрид алюминия, карбид кремния, нитрид бора и углеродные нанотрубки, могут эффективно улучшить теплопроводность полимерных материалов, но неорганические наполнители сделают полимерные материалы хрупкими и твердыми. В настоящее время не существует хорошего решения этой проблемы, а международный и внутренний рынки в основном идут по одному и тому же пути.
Идеальный материал термоинтерфейса должен обладать следующими характеристиками: высокая теплопроводность, высокая гибкость, смачиваемость поверхности, надлежащая вязкость, высокая чувствительность к давлению, хорошая термическая стабильность и устойчивость к холодному циклу, возможность повторного использования и т. д. Поэтому необходимо решить дополнительные вопросы:
Во-первых, при проектировании композитов на основе полимеров необходима более совершенная конструкция армирования для улучшения теплопроводности при сохранении механических свойств;
Во-вторых, с точки зрения подготовки и обработки материала необходимо улучшить межфазное соединение между наполнителями, армирующими элементами и матрицей для получения идеальной конфигурации композитного материала;
В-третьих, с точки зрения фундаментальных теоретических исследований необходимо глубже понять многомасштабную фононную теплопроводность, механизм проводимости носителей, механизм связи фононов с электронами, сложный механизм переноса электронов и фононов на границе раздела и т. д., чтобы обеспечить теоретическую основу для конструкция термоинтерфейсного материала.
