Trend razvoja termičkog materijala za sučelje
Visoke temperature mogu imati štetne posljedice na stabilnost, pouzdanost i vijek trajanja elektronskih komponenti. Često postoje mali razmaci između elektronskih komponenti i hladnjaka, što rezultira stvarnom površinom kontakta od samo 10% osnovne površine hladnjaka, što ozbiljno ometa prijenos topline. Upotreba materijala Thermal Interface za popunjavanje praznina može značajno smanjiti toplotni otpor kontakta i osigurati da se toplina koju stvaraju grijaće elektronske komponente na vrijeme isprazni.
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 najrazornija i najtransformatornija rešenja za upravljanje toplotom.
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 Interface.
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 istraživanja BCC-a, veličina globalnog tržišta materijala Thermal interfejsa porasla je sa 716 miliona dolara u 2014. na 937 miliona dolara u 2018, sa kombinovanom godišnjom stopom rasta od 7,4%. 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.
Toplotno 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 kako 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 nosioca, mehanizam sprezanja fonona, složeni mehanizam transporta elektrona i fonona na sučelju, itd., kako bi se obezbijedila teorijska osnova za dizajn materijala Thermal Interface.
