Прогресс исследований теплоизоляционных материалов
Материалы термического интерфейса в основном состоят из теплопроводящих наполнителей и полимеров. Добавление теплопроводящего наполнителя улучшает теплопроводность полимера, сохраняя при этом хорошую гибкость, низкую стоимость и простоту обработки и формования полимера&# 39. Теплопроводность материала термоинтерфейса зависит от фракции наполнителя. Когда фракции наполнителя недостаточно, диспергированные отдельные частицы не могут контактировать с соседними частицами (рис. 5 (а)), и не может быть образована теплопроводная сетка частиц. Когда доля наполнителя достигает определенного уровня (порога перколяции), начинает формироваться непрерывная тепловая сеть (рис. 5 (b)), так что теплопроводность полимерного композита будет экспоненциально увеличиваться.
Тем не менее, как получить теплопроводность более 20 Вт / мК и значение теплового сопротивления границы раздела менее 0,01 Ксм2 / Вт по-прежнему является огромной проблемой. В ответ на эту трудность, при финансировании Национальной ключевой программы R& D - стратегического ключевого специального проекта по усовершенствованным электронным материалам, возглавляемого исследователем Сунь Жун, Шэньчжэньским институтом передовых технологий Китайской академии наук и Шанхайской Цзяотун Университет Юго-Восточного университета, Университет Тунцзи и Suzhou Nano, Китайская академия наук Институт технологий и нанобионики, Институт материалов Нинбо, Китайская академия наук и Шанхайский университет выполнили молекулярный дизайн высокоэффективных материалов для термоинтерфейса. Измерение термического сопротивления границы раздела в микронано-масштабе, а также расчет и моделирование акустико-электронного механизма связи на границе раздела для разработки высокопроизводительного материала термического интерфейса. На этой основе подготовленный термоинтерфейсный материал применяется в электронных устройствах с высокой плотностью мощности, и проверяется его типичное применение в электронных устройствах с высокой плотностью мощности.
Керамика также обладает высокой теплопроводностью и отличной электроизоляцией, что особенно подходит для областей, требующих электрической изоляции. Среди керамических наполнителей, о которых сообщалось, нитрид бора (BN) имеет очень высокую теплопроводность и становится наиболее привлекательным объектом исследований в области управления температурным режимом. В 2017 году Zhang et al. вовремя подготовили h-BN-мембрану путем вакуумной фильтрации и пропитали водорастворимый полимерный поливиниловый спирт в h-BN с образованием композиционного материала h-BN / поливиниловый спирт. Процесс подготовки показан на рисунке 6 (а). Когда содержание h-BN составляет 27 об.%, Максимальная теплопроводность в плоскости и вне плоскости может достигать 8,44 Вт / м · К и 1,63 Вт / м · К, соответственно (рис. 6 (b)). Кроме того, Yu et al. подготовлены композиты h-BN / термопластичный полиуретан с использованием горячего прессования в вакууме. Когда содержание h-BN составляет 95 мас.%, Плоская теплопроводность композитного материала достигает 50,3 Вт / м · К, что согласуется с результатами, полученными Fu et al.
Металлы обладают высокой собственной теплопроводностью из-за использования электронов в качестве теплоносителей и стали широко используемым теплопроводным наполнителем для материалов с термоинтерфейсом. Например, Xu et al. использовали метод электроосаждения для приготовления высокоориентированной теплопроводной сети из серебра. Полученный им термоинтерфейсный материал имеет теплопроводность 30,3 Вт / м · К, что намного выше, чем у полимерного композита, полученного методом случайного диспергирования (1,4 Вт / м · К). Wang et al. обнаружили, что при одинаковом содержании наполнителя (0,9 мас.%) медные нанопроволоки обладают большей способностью улучшать теплопроводность полимеров, чем серебряные нанопроволоки. Кроме того, очень важно, как уменьшить термическое сопротивление на границе раздела между металлом и полимером. Улучшение модификации органических молекул или неорганических наполнителей на поверхности металла может увеличить силу взаимодействия между металлом и полимером, а затем уменьшить границу раздела между металлом и полимером. Термостойкость, улучшение теплопроводности полимерных композитов. Кроме того, Jeong et al. недавно представила концепцию жидкого металлического наполнителя в матрице PDMS с целью создания термоупругого тела с высокой теплопроводностью, эластичностью и растяжимостью. Еще одно важное направление исследований материалов на основе металлов для термоинтерфейса - это сплошные материалы для термоинтерфейса на основе металлов. Например, сплавы на основе Sn-Ag-Cu или Sn-Bi могут использоваться в качестве стандартных бессвинцовых припоев в электронных корпусах и часто используются в качестве материалов для термоинтерфейса. Его преимуществами являются высокая теплопроводность, низкое термическое сопротивление интерфейса, высокая надежность и низкая стоимость. Жидкий металл - это материал для термоинтерфейса, который в последние годы привлекает большое внимание. Его основной компонент - металлический галлий (Ga) и его сплавы. Он обладает такими преимуществами, как низкая температура плавления, хорошая смачиваемость стружкой и низкое термическое сопротивление поверхности раздела. Тем не менее, как предотвратить его переполнение - самая большая проблема и проблема для материалов для термоинтерфейса на основе жидких металлов.
