Utviklingsstatus og mottiltak for termisk grensesnittmateriale
Høye temperaturer kan ha skadelige effekter på stabiliteten, påliteligheten og levetiden til elektroniske komponenter. Det er ofte små hull mellom elektroniske komponenter og kjøleribber, noe som resulterer i en faktisk kontaktflate på bare 10 prosent av kjøleribbens basisareal, noe som alvorlig hindrer varmeoverføringen. Bruken av termisk grensesnittmateriale for å fylle hullene kan redusere den termiske kontaktmotstanden betraktelig og sikre at varmen som genereres av de elektroniske varmekomponentene, slippes ut i tide.
Med ankomsten av tiden med tingenes internett, fortsetter integreringen av elektroniske produkter å forbedre seg. I tillegg har introduksjonen av høyfrekvente signaler og oppgradering av maskinvarekomponenter ført til en dobling av antall tilkoblede enheter og antenner, noe som har resultert i en kontinuerlig økning i strømforbruket og en rask økning i varmeproduksjonen. Termisk grensesnittmateriale har utmerket termisk ledningsevne og sterk miljøtilpasningsevne, som gir kraftig hjelp til høy integrering og miniatyrisering av utstyr, og forventes å bli de mest forstyrrende og transformerende termiske styringsløsningene.
Når det gjelder industri, stiller elektronikkindustrien, representert ved de tre varme sektorene, flere og flere krav til avanserte termiske styringssystemer og termisk grensesnittmateriale:
Intelligent forbrukerelektronikk:De elektroniske produktene til smarttelefoner og nettbrett har en tett og svært integrert struktur, og den kontinuerlige forbedringen av varmeflukstettheten har stilt stadig høyere krav til varmestyringssystemer.
Kommunikasjonsutstyr:kommunikasjonsutstyr blir mer og mer komplekst, strømforbruket øker, og varmeverdien øker raskt, noe som vil gi en enorm inkrementell etterspørsel etter termisk grensesnittmateriale.
Bilelektronikk:på den ene siden er arbeidstemperaturen til motorens elektroniske kontrollmodul, tenningsmodul, kraftmodul og forskjellige sensorer ekstremt høy; på den annen side er batterikraften til nye energikjøretøyer enorm, og tradisjonell luftkjøling og vannkjøling er ikke nok til å takle den enorme varmespredningen. Det er en presserende og personlig etterspørsel etter termisk grensesnittmateriale.
I tillegg trenger enheter som brukes innen luftfart, romfart, militær og andre felt vanligvis å operere i tøffe miljøer som høyfrekvens, høy spenning, høy effekt og ekstreme temperaturer, og krever høy pålitelighet, lang feilfri arbeidstid og ekstremt høye omfattende ytelseskrav for varmeavledningsmaterialer.
I følge BCC-forskningsdata har den globale markedsstørrelsen for termisk grensesnittmateriale økt fra 716 millioner dollar i 2014 til 937 millioner dollar i 2018, med en sammensatt årlig vekstrate på 7,4 prosent. Det forventes at markedsstørrelsen vil nå 1,08 milliarder dollar i 2021. Blant dem vil Asia Pacific-regionen overstige 812 millioner amerikanske dollar, Europa ca. 113 millioner dollar, Nord-Amerika ca. 101 millioner amerikanske dollar, og andre regioner ca. 54 millioner Amerikanske dollar.
Termisk ledende polymerbaserte kompositter har fordelene med lav tetthet, utmerkede dielektriske egenskaper, lave råvarepriser og enkel behandling, men den termiske ledningsevnen til polymerbaserte termisk ledende kompositter er relativt lav. Uorganiske nanomaterialer som aluminiumoksid, aluminiumnitrid, silisiumkarbid, bornitrid og karbon-nanorør kan effektivt forbedre den termiske ledningsevnen til polymermaterialer, men uorganiske fyllstoffer vil gjøre polymermaterialer sprø og harde. Foreløpig er det ingen god løsning på dette problemet, og det internasjonale og det nasjonale markedet er i utgangspunktet på samme spor.
Det ideelle termiske grensesnittmaterialet bør ha følgende egenskaper: høy termisk ledningsevne, høy fleksibilitet, overflatefuktbarhet, riktig viskositet, høy trykkfølsomhet, god termisk og kald syklusstabilitet, gjenbrukbar osv. Derfor må ytterligere problemer tas opp:
For det første, i design av polymerbaserte kompositter, er det nødvendig med mer avansert armeringsdesign for å forbedre termisk ledningsevne og samtidig sikre mekaniske egenskaper;
For det andre, når det gjelder materialforberedelse og prosessering, er det nødvendig å forbedre grensesnittbindingen mellom fyllstoffer, forsterkninger og matrise for å oppnå en ideell komposittmaterialkonfigurasjon;
For det tredje, når det gjelder grunnleggende teoretisk forskning, er det nødvendig å ytterligere forstå flerskala fononvarmeledning, bærerledningsmekanisme, fononelektronkoblingsmekanisme, kompleks elektron- og fonontransportmekanisme ved grensesnittet, etc., for å gi teoretisk grunnlag for utformingen av termisk grensesnittmateriale.
