Тенденція розвитку термоінтерфейсного матеріалу
Високі температури можуть мати шкідливий вплив на стабільність, надійність і термін служби електронних компонентів. Між електронними компонентами та радіаторами часто є невеликі зазори, в результаті чого фактична площа контакту становить лише 10% від площі основи радіатора, що серйозно перешкоджає теплопередачі. Використання термоінтерфейсного матеріалу для заповнення проміжків може значно зменшити контактний термічний опір і гарантувати, що тепло, що виділяється нагріванням електронних компонентів, вчасно відводиться.
З настанням ери Інтернету речей інтеграція електронних продуктів продовжує вдосконалюватися. Крім того, впровадження високочастотних сигналів і модернізація апаратних компонентів призвели до подвоєння кількості підключених пристроїв і антен, що призвело до постійного збільшення споживання електроенергії та швидкого збільшення виділення тепла. Матеріал теплового інтерфейсу має чудову теплопровідність і сильну адаптивність до навколишнього середовища, що забезпечує потужну допомогу для високої інтеграції та мініатюризації обладнання та, як очікується, стане найбільш руйнівним і трансформаційним рішенням для керування температурою.
З точки зору промисловості, електронна промисловість, представлена трьома гарячими секторами, висуває все більше і більше вимог до вдосконалених систем керування температурою та матеріалів термоінтерфейсу:
Інтелектуальна побутова електроніка:Електронні продукти смартфонів і планшетів мають щільну та високоінтегровану структуру, а постійне вдосконалення щільності теплового потоку висуває все більш високі вимоги до систем управління теплом.
Комунікаційне обладнання:комунікаційне обладнання стає дедалі складнішим, енергоспоживання зростає, а теплотворна здатність швидко зростає, що спричинить величезний додатковий попит на матеріал термоінтерфейсу.
Автомобільна електроніка:з одного боку, робоча температура електронного модуля керування двигуном, модуля запалювання, модуля живлення та різних датчиків надзвичайно висока; з іншого боку, потужність батареї транспортних засобів з новою енергією величезна, і традиційного повітряного та водяного охолодження недостатньо, щоб впоратися з величезним розсіюванням тепла. Існує нагальний і персоналізований попит на термоінтерфейсний матеріал.
Крім того, пристрої, що використовуються в авіації, аерокосмічній, військовій та інших галузях, зазвичай повинні працювати в жорстких середовищах, таких як висока частота, висока напруга, висока потужність і екстремальні температури, і вимагають високої надійності, тривалого часу безвідмовної роботи та надзвичайно високі комплексні вимоги до тепловідвідних матеріалів.
Згідно з даними дослідження BCC, обсяг світового ринку термоінтерфейсних матеріалів зріс з 716 мільйонів доларів у 2014 році до 937 мільйонів доларів у 2018 році, із загальним річним темпом зростання 7,4%. Очікується, що розмір ринку досягне 1,08 мільярда доларів у 2021 році. Серед них Азіатсько-Тихоокеанський регіон перевищить 812 мільйонів доларів США, Європа приблизно 113 мільйонів доларів США, Північна Америка приблизно 101 мільйон доларів США та інші регіони приблизно 54 мільйони доларів США.
Теплопровідні композити на основі полімерів мають такі переваги, як низька щільність, чудові діелектричні властивості, низька ціна на сировину та легкість обробки, але теплопровідність теплопровідних композитів на основі полімерів відносно низька. Неорганічні наноматеріали, такі як оксид алюмінію, нітрид алюмінію, карбід кремнію, нітрид бору та вуглецеві нанотрубки, можуть ефективно покращити теплопровідність полімерних матеріалів, але неорганічні наповнювачі роблять полімерні матеріали крихкими та твердими. На даний момент немає хорошого вирішення цієї проблеми, і міжнародний і внутрішній ринки в основному на одному шляху.
Ідеальний матеріал для термоінтерфейсу повинен мати такі характеристики: високу теплопровідність, високу гнучкість, змочуваність поверхні, відповідну в’язкість, чутливість до високого тиску, хорошу термостійкість і стабільність холодного циклу, багаторазове використання тощо. Таким чином, необхідно вирішити додаткові питання:
По-перше, при розробці композитів на полімерній основі необхідний більш досконалий дизайн армування для покращення теплопровідності при забезпеченні механічних властивостей;
По-друге, з точки зору підготовки та обробки матеріалу, необхідно покращити з’єднання між наповнювачами, армуючими матеріалами та матрицею, щоб отримати ідеальну конфігурацію композитного матеріалу;
По-третє, з точки зору базових теоретичних досліджень, необхідно глибше зрозуміти багатомасштабну фононну теплопровідність, механізм провідності носіїв, механізм зв’язку фононних електронів, складний механізм транспортування електронів і фононів на межі розділу тощо, щоб забезпечити теоретичну основу для конструкція термоінтерфейсного матеріалу.
