Виникнення та розвиток технології охолодження
Двовимірні матеріали
Двовимірні матеріали відносяться до матеріалів, у яких електрони можуть вільно рухатися лише в нанометровому масштабі у двох вимірах, тобто електрони можуть рухатися лише в площині. Поширені двовимірні матеріали включають графен, гексагональний нітрид бору, надґратки, квантові яри тощо. Через дуже хорошу теплопровідність двовимірні матеріали можуть використовуватися в упаковці електронних чіпів для підвищення тепловіддачі. Графен, як типовий представник, має надвисоку теплопровідність 5300 Вт/(м·К) завдяки міцному зв’язку sp2, який може бути використаний як перспективний матеріал для розсіювання тепла. Багато документів повідомляють, що різні плівки на основі графену, графеновий папір, багатошарові графенові/епоксидні полімерні матеріали та графенові листи можуть використовуватися як шари розсіювання тепла в електронних пристроях. Гексагональний нітрид бору, як двовимірний матеріал, який проводить тепло, але не проводить електрику, має теплопровідність 390 Вт/(м·К), а коефіцієнт розширення є найменшим серед відомих на даний момент керамічних матеріалів. На малюнку 6 показано принципову схему використання двовимірних матеріалів для упаковки IGBT (біполярного транзистора з ізольованим затвором).
За допомогою чисельного моделювання Лю Шутянь та ін. виявили, що двовимірний пористий матеріал з найкращими характеристиками тепловіддачі є типом правильної гексагональної мікроструктури. Ву Сяншуй та інші детально представили технологію вимірювання теплопровідності двовимірних матеріалів і теплопровідності різних двовимірних матеріалів. Бао Цзе використовує гексагональний нітрид бору з двовимірного шаруватого матеріалу для вирішення проблеми розсіювання тепла в потужних електронних пристроях і пропонує план подальшого посилення його ефекту розсіювання тепла. Найбільш репрезентативним є застосування графену для розсіювання тепла в двовимірних матеріалах. Автор вважає, що графенова плівка може бути покрита чіпом під час тепловідведення електронного чіпа, а гексагональний нітрид бору може бути заповнений пакувальною смолою, яка може бути дуже великою. Ступінь зниження теплового опору. Двовимірне тепловідведення матеріалів в даний час знаходиться на стадії розвитку в промисловості, і в цій галузі ще потрібно пройти довгий шлях. Ставши зрілими, двовимірні матеріали неодмінно будуть сяяти в області тепловідведення стружки.
2.2 Розсіювання тепла вітром іонів Коли електричне поле прикладається між гострою поверхнею та тупою поверхнею, велика кількість негативних іонів буде іонізована поблизу гострої поверхні, а велика кількість позитивних іонів утвориться біля тупої поверхні. Позитивні і негативні іони необхідно нейтралізувати, а негативні іони відлітають до позитивних іонів. Рух іонів спричинить значні порушення в навколишній рідині. Завдяки інерції інші молекули повітря змушені рухатися разом, створюючи іонний вітер. На малюнку 7 представлена принципова схема генерації іонного вітру. Технологію тепловіддачі іонним вітром вперше винайшов професор Олександр Мамішев у 2006 році. Tessera, глобальний постачальник технологій мініатюризації електронних продуктів, випустила рішення для розсіювання тепла Electrohydro Dynamic (EHD), засноване на тепловіддачі іонним вітром. Площа поверхні складає всього 3 см2 і може бути встановлена. У ноутбуці. Найбільшою перевагою цього методу розсіювання тепла є відсутність механічного механізму та відсутність шуму. Існують деякі проблеми з розсіюванням тепла іонним вітром. Наприклад, може збільшитися енергоспоживання системи, а електромагнітне випромінювання, що генерується іонним вітром, також вплине на здоров’я людини. Проте ці проблеми вирішені. Проблеми, як запобігти появі пилу і як продовжити термін служби, поки вирішуються.
Після розбору та аналізу кількох вищевказаних методів розсіювання тепла неважко помітити, що з безперервним оновленням і прогресом електронних пристроїв методи тепловідведення електронних пристроїв все більше прагнуть до портативності та підвищення ефективності. Хоча електронні пристрої та електронні мікросхеми є більш точними та компактними, вони також створюють проблеми з розсіюванням тепла. Вплив температури на електронне обладнання в основному відображається в двох аспектах: один - це тепловий збій мікросхеми, а інший - пошкодження під напругою. Порівнюючи вищенаведені методи тепловідведення, якщо один метод має занадто багато недоліків, можна використовувати кілька методів для розсіювання тепла, наприклад: іонний вітер і примусове повітряне охолодження для відведення тепла; фазовий накопичувач енергії та теплові труби для відведення тепла; 2. Габаритні матеріали упаковуються та поєднуються з іншими методами розсіювання тепла."5D електронна кров" це дуже перспективна технологія, і це буде велика зміна в електронному обладнанні, яке буде розроблено. Використання двовимірних матеріалів для упаковки електронного обладнання та використання мікроканалів на нижній пластині набуде все більшого поширення, а для різних ситуацій необхідно вибирати інші методи тепловідведення. Особисто автор віддає перевагу охолодженню накопичувача енергії із зміною фаз та охолодженню теплових трубок.
На даний момент теоретичні дослідження тепловіддачі відносно завершені, але є багато технічних труднощів. Проблема вузького місця технології тепловідведення також побічно гальмує подальший розвиток електронного обладнання. Попереду довгий шлях. Прорив поточних проблем і пошук кращих матеріалів для розсіювання тепла завжди буде актуальною проблемою в області тепловідведення.
