Utvecklingstrend för det termiska gränssnittsmaterialet
Höga temperaturer kan ha skadliga effekter på elektroniska komponenters stabilitet, tillförlitlighet och livslängd. Det finns ofta små luckor mellan elektroniska komponenter och kylflänsar, vilket resulterar i en faktisk kontaktyta på endast 10 % av kylflänsens basyta, vilket allvarligt hindrar värmeöverföringen. Användningen av termiskt gränssnittsmaterial för att fylla luckorna kan avsevärt minska det termiska kontaktmotståndet och säkerställa att värmen som genereras av de uppvärmande elektroniska komponenterna urladdas i tid.
Med intåget av Internet of Things era fortsätter integrationen av elektroniska produkter att förbättras. Dessutom har införandet av högfrekventa signaler och uppgraderingen av hårdvarukomponenter lett till en fördubbling av antalet anslutna enheter och antenner, vilket resulterat i en kontinuerlig ökning av strömförbrukningen och en snabb ökning av värmealstringen. Termiskt gränssnittsmaterial har utmärkt värmeledningsförmåga och stark miljöanpassning, vilket ger kraftfull hjälp för hög integration och miniatyrisering av utrustning, och förväntas bli de mest störande och transformerande värmehanteringslösningarna.
När det gäller industrin, ställer elektronikindustrin, representerad av de tre heta sektorerna, allt fler krav på avancerade värmeledningssystem och termiskt gränssnittsmaterial:
Intelligent hemelektronik:De elektroniska produkterna för smartphones och surfplattor har en tät och mycket integrerad struktur, och den kontinuerliga förbättringen av värmeflödestätheten har ställt allt högre krav på värmeledningssystem.
Kommunikationsutrustning:kommunikationsutrustning blir mer och mer komplex, strömförbrukningen ökar och värmevärdet stiger snabbt, vilket kommer att medföra en enorm ökad efterfrågan på termiskt gränssnittsmaterial.
Bilelektronik:å ena sidan är arbetstemperaturen för motorns elektroniska styrmodul, tändningsmodul, kraftmodul och olika sensorer extremt hög; å andra sidan är batterikraften i nya energifordon enorm, och den traditionella luftkylningen och vattenkylningen räcker inte för att klara av den enorma värmeavledningen. Det finns en akut och personlig efterfrågan på termiskt gränssnittsmaterial.
Dessutom behöver enheter som används inom flyg, rymd, militär och andra områden vanligtvis fungera i tuffa miljöer som hög frekvens, hög spänning, hög effekt och extrema temperaturer, och kräver hög tillförlitlighet, lång felfri arbetstid och extremt höga omfattande prestandakrav för värmeavledningsmaterial.
Enligt BCC-forskningsdata har den globala marknadsstorleken för termiskt gränssnittsmaterial ökat från 716 miljoner dollar 2014 till 937 miljoner dollar 2018, med en sammansatt årlig tillväxttakt på 7,4%. Det förväntas att marknadsstorleken kommer att nå 1,08 miljarder dollar 2021. Bland dem kommer Asien och Stillahavsområdet att överstiga 812 miljoner US-dollar, Europa ca 113 miljoner US-dollar, Nordamerika ca 101 miljoner US-dollar och andra regioner ca 54 miljoner US-dollar amerikanska dollar.
Värmeledande polymerbaserade kompositer har fördelarna med låg densitet, utmärkta dielektriska egenskaper, låga råmaterialpriser och enkel bearbetning, men den termiska ledningsförmågan hos polymerbaserade värmeledande kompositer är relativt låg. Oorganiska nanomaterial som aluminiumoxid, aluminiumnitrid, kiselkarbid, bornitrid och kolnanorör kan effektivt förbättra den termiska ledningsförmågan hos polymermaterial, men oorganiska fyllmedel kommer att göra polymermaterial spröda och hårda. För närvarande finns det ingen bra lösning på detta problem, och de internationella och inhemska marknaderna är i princip på samma spår.
Det ideala termiska gränssnittsmaterialet bör ha följande egenskaper: hög värmeledningsförmåga, hög flexibilitet, ytvätbarhet, korrekt viskositet, hög tryckkänslighet, god värme- och kallcykelstabilitet, återanvändbar, etc. Därför måste ytterligare frågor åtgärdas:
För det första, vid konstruktionen av polymerbaserade kompositer, behövs mer avancerad förstärkningsdesign för att förbättra värmeledningsförmågan samtidigt som de mekaniska egenskaperna säkerställs;
För det andra, när det gäller materialberedning och bearbetning, är det nödvändigt att förbättra gränssnittsbindningen mellan fyllmedel, förstärkningar och matris för att erhålla en idealisk kompositmaterialkonfiguration;
För det tredje, när det gäller grundläggande teoretisk forskning, är det nödvändigt att ytterligare förstå flerskalig fononvärmeledning, bärarledningsmekanism, fononelektronkopplingsmekanism, komplex elektron- och fonontransportmekanism vid gränssnittet, etc., för att tillhandahålla teoretisk grund för utformningen av termiskt gränssnittsmaterial.
