Status razvoja i protumjere materijala Thermal Interface
Visoke temperature mogu imati štetne posljedice na stabilnost, pouzdanost i vijek trajanja elektronskih komponenti. Često postoje male praznine između elektronskih komponenti i hladnjaka, što rezultira stvarnom površinom kontakta od samo 10 posto osnovne površine hladnjaka, što ozbiljno ometa prijenos topline. Upotreba materijala za termičko sučelje za popunjavanje praznina može značajno smanjiti toplotni otpor kontakta i osigurati da se toplina koju stvaraju elektroničke komponente za grijanje isprazni na vrijeme
Sa dolaskom ere Interneta stvari, integracija elektronskih proizvoda nastavlja da se poboljšava. Osim toga, uvođenje visokofrekventnih signala i nadogradnja hardverskih komponenti doveli su do udvostručenja broja povezanih uređaja i antena, što je rezultiralo kontinuiranim povećanjem potrošnje energije i brzim povećanjem proizvodnje topline. Materijali sa termičkim interfejsom imaju odličnu toplotnu provodljivost i snažnu prilagodljivost okolini, koji pružaju snažnu pomoć za visoku integraciju i minijaturizaciju opreme, i očekuje se da će postati rešenja za upravljanje toplotom koja najviše ometa i transformiše.
Što se tiče industrije, elektronska industrija, koju predstavljaju tri vruća sektora, postavlja sve više zahtjeva za naprednim sistemima upravljanja toplinom i materijalom za termičko sučelje:
Inteligentna potrošačka elektronika:Elektronski proizvodi pametnih telefona i tableta imaju čvrstu i visoko integriranu strukturu, a kontinuirano poboljšanje gustine toplotnog toka postavlja sve veće zahtjeve za sisteme upravljanja toplinom.
Komunikacijska oprema:komunikaciona oprema postaje sve složenija, potrošnja energije se povećava, a toplotna vrijednost brzo raste, što će donijeti ogromnu inkrementalnu potražnju za materijalom Thermal interfejsa.
Automobilska elektronika:s jedne strane, radna temperatura elektroničkog upravljačkog modula motora, modula paljenja, modula napajanja i raznih senzora je izuzetno visoka; s druge strane, baterija novih energetskih vozila je ogromna, a tradicionalno zračno hlađenje i vodeno hlađenje nisu dovoljni da se nose sa ogromnim rasipanjem topline. Postoji hitna i personalizirana potražnja za materijalom za termičko sučelje.
Pored toga, uređaji koji se koriste u vazduhoplovstvu, vazduhoplovstvu, vojsci i drugim poljima obično moraju da rade u teškim okruženjima kao što su visoke frekvencije, visoki napon, velika snaga i ekstremne temperature, i zahtevaju visoku pouzdanost, dugo radno vreme bez grešaka i izuzetno visoke sveobuhvatne performanse materijala za rasipanje toplote.
Prema podacima BCC istraživanja, veličina globalnog tržišta materijala Thermal interfejsa porasla je sa 716 miliona dolara u 2014. na 937 miliona dolara u 2018. godini, sa kombinovanom godišnjom stopom rasta od 7,4 posto. Očekuje se da će veličina tržišta dostići 1,08 milijardi dolara u 2021. Među njima će Azijsko-pacifički region premašiti 812 miliona američkih dolara, Evropa oko 113 miliona američkih dolara, Severna Amerika oko 101 milion američkih dolara, a ostali regioni oko 54 miliona dolara. američkih dolara.
Termo provodljivi kompoziti na bazi polimera imaju prednosti niske gustine, odličnih dielektričnih svojstava, niske cijene sirovina i lake obrade, ali je toplinska provodljivost termoprovodnih kompozita na bazi polimera relativno niska. Neorganski nano materijali kao što su aluminijum oksid, aluminijum nitrid, silicijum karbid, bor nitrid i ugljenične nanocevi mogu efikasno poboljšati toplotnu provodljivost polimernih materijala, ali neorganska punila će učiniti polimerne materijale krhkim i tvrdim. Trenutno ne postoji dobro rješenje za ovaj problem, a međunarodno i domaće tržište su u osnovi na istom putu.
Idealan materijal termičkog interfejsa treba da ima sledeće karakteristike: visoku toplotnu provodljivost, visoku fleksibilnost, vlaženje površine, odgovarajući viskozitet, osetljivost na visok pritisak, dobru termičku i hladnu stabilnost ciklusa, mogućnost ponovne upotrebe, itd. Stoga je potrebno rešiti dalja pitanja:
Prvo, u dizajnu kompozita na bazi polimera, potreban je napredniji dizajn armature da bi se poboljšala toplotna provodljivost uz obezbeđivanje mehaničkih svojstava;
Drugo, u smislu pripreme i obrade materijala, potrebno je poboljšati vezu između punila, armature i matrice kako bi se dobila idealna konfiguracija kompozitnog materijala;
Treće, u smislu osnovnih teorijskih istraživanja, potrebno je dalje razumjeti višesmjernu fononsku provodljivost topline, mehanizam provodljivosti nosača, mehanizam sprezanja fonona, složeni mehanizam transporta elektrona i fonona na međusklopu, itd., kako bi se obezbijedila teoretska osnova za dizajn materijala Thermal Interface.
