Termiskās saskarnes materiāla attīstības tendence
Augsta temperatūra var kaitīgi ietekmēt elektronisko komponentu stabilitāti, uzticamību un kalpošanas laiku. Starp elektroniskajiem komponentiem un siltuma izlietnēm bieži ir nelielas spraugas, kā rezultātā faktiskais kontakta laukums ir tikai 10% no siltuma izlietnes pamatplatības, kas nopietni kavē siltuma pārnesi. Termiskās saskarnes materiāla izmantošana spraugu aizpildīšanai var ievērojami samazināt kontakta termisko pretestību un nodrošināt, ka sildīšanas elektronisko komponentu radītais siltums tiek savlaicīgi izvadīts.
Līdz ar lietiskā interneta laikmeta atnākšanu elektronisko produktu integrācija turpina uzlaboties. Turklāt augstfrekvences signālu ieviešana un aparatūras komponentu modernizācija ir novedusi pie pieslēgto ierīču un antenu skaita dubultošanās, kā rezultātā nepārtraukti pieaug elektroenerģijas patēriņš un strauji palielinās siltuma ražošana. Siltuma saskarnes materiālam ir lieliska siltumvadītspēja un spēcīga pielāgošanās videi, kas nodrošina spēcīgu palīdzību iekārtu augstai integrācijai un miniaturizācijai, un ir sagaidāms, ka tie kļūs par visvairāk traucējošiem un pārveidojošiem siltuma pārvaldības risinājumiem.
Nozares ziņā elektronikas rūpniecība, ko pārstāv trīs karstās nozares, izvirza arvien vairāk pieprasījumu pēc progresīvām siltuma pārvaldības sistēmām un termiskās saskarnes materiāliem:
Viedā plaša patēriņa elektronika:Viedtālruņu un planšetdatoru elektroniskajiem produktiem ir stingra un ļoti integrēta struktūra, un nepārtraukta siltuma plūsmas blīvuma uzlabošana ir izvirzījusi arvien augstākas prasības siltuma pārvaldības sistēmām.
Sakaru aprīkojums:sakaru iekārtas kļūst arvien sarežģītākas, palielinās elektroenerģijas patēriņš un strauji pieaug siltuma vērtība, kas radīs milzīgu pieprasījumu pēc termiskās saskarnes materiāla.
Automobiļu elektronika:no vienas puses, dzinēja elektroniskā vadības moduļa, aizdedzes moduļa, jaudas moduļa un dažādu sensoru darba temperatūra ir ārkārtīgi augsta; no otras puses, jauno enerģijas transportlīdzekļu akumulatora jauda ir milzīga, un tradicionālā gaisa dzesēšana un ūdens dzesēšana nav pietiekama, lai tiktu galā ar milzīgo siltuma izkliedi. Pastāv steidzams un personalizēts pieprasījums pēc termiskās saskarnes materiāla.
Turklāt ierīcēm, ko izmanto aviācijā, kosmosā, militārajā jomā un citās jomās, parasti ir jādarbojas skarbos apstākļos, piemēram, augstā frekvencē, augsta sprieguma, lielas jaudas un ekstremālās temperatūrās, un tām ir nepieciešama augsta uzticamība, ilgs bez defektu darba laiks un ārkārtīgi augstas visaptverošas veiktspējas prasības siltuma izkliedes materiāliem.
Saskaņā ar BCC pētījumu datiem, Thermal interfeisa materiāla pasaules tirgus apjoms ir pieaudzis no 716 miljoniem dolāru 2014. gadā līdz 937 miljoniem dolāru 2018. gadā ar salikto gada pieauguma tempu 7,4%. Paredzams, ka tirgus apjoms 2021. gadā sasniegs 1,08 miljardus dolāru. Tostarp Āzijas Klusā okeāna reģions pārsniegs 812 miljonus ASV dolāru, Eiropa aptuveni 113 miljonus ASV dolāru, Ziemeļamerika aptuveni 101 miljonu ASV dolāru, bet citi reģioni - aptuveni 54 miljonus ASV dolāru. ASV dolāri.
Siltumvadīto polimēru kompozītmateriālu priekšrocības ir zems blīvums, lieliskas dielektriskās īpašības, zemas izejmateriālu cenas un viegla apstrāde, bet siltumvadītspējas koeficients uz polimēru bāzes veidotiem siltumvadītspējīgiem kompozītiem ir salīdzinoši zems. Neorganiskie nanomateriāli, piemēram, alumīnija oksīds, alumīnija nitrīds, silīcija karbīds, bora nitrīds un oglekļa nanocaurules, var efektīvi uzlabot polimēru materiālu siltumvadītspēju, bet neorganiskās pildvielas padarīs polimēru materiālus trauslus un cietus. Šobrīd šai problēmai nav laba risinājuma, un starptautiskais un vietējais tirgus būtībā atrodas uz viena ceļa.
Ideālajam termiskās saskarnes materiālam ir jābūt ar šādām īpašībām: augsta siltumvadītspēja, augsta elastība, virsmas mitrināmība, atbilstoša viskozitāte, augsta spiediena jutība, laba termiskā un aukstā cikla stabilitāte, atkārtoti lietojams utt. Tāpēc ir jārisina turpmāki jautājumi:
Pirmkārt, polimēru kompozītmateriālu projektēšanā ir nepieciešams uzlabots stiegrojuma dizains, lai uzlabotu siltumvadītspēju, vienlaikus nodrošinot mehāniskās īpašības;
Otrkārt, attiecībā uz materiālu sagatavošanu un apstrādi, lai iegūtu ideālu kompozītmateriāla konfigurāciju, ir jāuzlabo saskarnes savienošana starp pildvielām, pastiprinājumiem un matricu;
Treškārt, teorētisko pamatpētījumu ziņā ir nepieciešams tālāk izprast daudzpakāpju fononu siltuma vadīšanu, nesēju vadīšanas mehānismu, fononu elektronu savienošanas mehānismu, komplekso elektronu un fononu transportēšanas mehānismu saskarnē utt., lai nodrošinātu teorētisko pamatu termiskās saskarnes materiāla dizains.
