De nouvelles avancées dans les matériaux d’interface thermique améliorent l’efficacité du refroidissement des composants électroniques

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De nouvelles avancées dans les matériaux d'interface thermique améliorent l'efficacité du refroidissement de l'électronique.Les matériaux d'interface thermique jouent un rôle clé dans les appareils électroniques modernes, leur rôle étant axé sur l'optimisation de la gestion thermique et l'amélioration des performances, de la fiabilité et de la durée de vie des appareils. À mesure que les appareils électroniques continuent d’évoluer et d’augmenter leurs fonctionnalités, la quantité de chaleur générée augmente rapidement, ce qui rend une gestion thermique efficace particulièrement importante.

TENDANCE DE DÉVELOPPEMENT DE NOUVELLE GÉNÉRATION DE MATÉRIAUX D'INTERFACE THERMIQUE

La tendance de développement de la nouvelle génération de matériaux d'interface thermique-Matériaux d'interface thermique, également connus sous le nom de matériaux de remplissage d'interface, sont utilisés pour remplir la surface de contact susceptible de produire des espaces ou des trous afin d'éliminer l'air entre les composants électroniques et les dissipateurs thermiques des équipements électroniques afin d'améliorer les performances thermiques de l'appareil. À mesure que les fonctions des appareils électroniques deviennent progressivement plus riches, la version d'une augmentation substantielle de la consommation d'énergie de travail et de la génération de chaleur des appareils électroniques devient plus grande ; comment améliorer l’efficacité thermique des appareils électroniques est devenu un facteur essentiel dès sa conception.

Avec le développement de l'industrie, les matériaux d'interface thermique issus du développement initial de la graisse thermique sont des joints thermoconducteurs, des matériaux photo, du gel thermique, du ruban thermique et du métal liquide, ainsi que d'autres catégories. Bien que la part de marché des matériaux d'interface thermique en métal liquide soit relativement faible, la revendication se développe rapidement en raison de leur faible limite d'élasticité et de leurs caractéristiques de fluidité élevées. Parmi elles, la graisse thermique à flux dynamique détient la plus grande part de marché car sa dynamique de flux facilite l'automatisation du processus de génération et sa faible résistance thermique.

PERCÉES DANS LES MATÉRIAUX À HAUTE CONDUCTIVITÉ THERMIQUE

Dans le domaine de la recherche technologique, les États-Unis, le Japon, la Corée du Sud et d'autres pays ont mené des études approfondies sur la préparation et les performances des matériaux d'interface à haute conductivité thermique. Depuis 2008, la Defense Advanced Research Projects Agency des États-Unis a lancé des projets de technologie de gestion thermique, tandis que les célèbres institutions TriQuint, BAE et d'autres instituts de recherche ont également découvert des tests de dissipation thermique des matériaux d'interface à haute conductivité thermique, une évaluation technologique et d'autres travaux de recherche.

Les matériaux d'interface thermique à haute conductivité thermique, faciles à déformer, peuvent réduire efficacement la résistance thermique interfaciale du matériau, notamment les catégories de substances suivantes : lipides, gels, matériaux à changement de phase et matériaux de soudage.

Ces dernières années, avec le développement rapide de la technologie, les matériaux d’interface thermique à base de carbone liés au graphène et aux nanotubes de carbone attirent de plus en plus l’attention. Les nanotubes de carbone présentent les avantages exceptionnels d'une conductivité thermique élevée dans la direction axiale, d'une anisotropie de conductivité thermique, d'un faible coefficient de dilatation thermique dans le plan radial, d'une légèreté, d'une résistance au vieillissement et à l'oxydation, etc., et ils ont un grand potentiel d'utilisation. comme matériau d'interface thermique. Les nanotubes de carbone ont une structure stable, offrant un excellent système de support en graphène. En revanche, la bonne flexibilité du graphène est utilisée pour combler l'espace entre les nanotubes de carbone, formant une structure cohérente de réseau de nanomètres de carbone connectés de manière à ce que les deux puissent jouer une excellente conductivité thermique, et les deux structures de cellule et les propriétés physicochimiques des deux sont parfaits pour se compléter. Il a été prouvé que lorsque la fraction massique de graphène et de nanotubes de carbone est respectivement de 1.5 % et 0.5 %, la conductivité thermique du matériau atteint le maximum de 2.26 Wm-1-K-1.

IMPACT DE LA DURABILITÉ ET DES FACTEURS ENVIRONNEMENTAUX

L’un des principaux objectifs de la nouvelle génération de matériaux d’interface thermique est de réduire l’impact environnemental et d’apporter la durabilité à l’industrie à l’avenir. Par conséquent, le processus de fabrication des matériaux d’interface thermique accorde davantage d’attention à la génération de déchets et à la réduction de la consommation de ressources. Des techniques de fabrication vertes sont utilisées pour réaliser des économies d’énergie et une réduction des émissions. Deuxièmement, la conception de nouveaux matériaux met l’accent sur une stabilité et une endurance musculaire élevées, réduisant ainsi la fréquence de remplacement afin de réduire le gaspillage des ressources. La nouvelle génération de matériaux d'interface thermique peut améliorer les performances du processus d'utilisation afin de minimiser la consommation des équipements et l'impact négatif sur l'environnement. Enfin, la recyclabilité des matériaux a été considérablement améliorée, réalisant ainsi l'objectif de l'économie circulaire.

En combinaison avec ce qui précède, la nouvelle génération de matériaux d'interface thermique s'engage à réduire l'impact environnemental à travers les étapes de production, d'utilisation et de recyclage. Il présente des performances remarquables en matière d’efficacité énergétique, d’utilisation des ressources, de réduction des déchets et de sécurité environnementale. Avec les progrès continus et la promotion de la technologie, la nouvelle génération de matériaux d’interface thermique devrait contribuer de manière plus significative aux applications ultérieures.

LES DÉFIS DE LA TECHNOLOGIE THERMIQUE À L’ÈRE DE LA 5G

Depuis la popularisation de la technologie 5G en 2022, la puissance, la finesse et l’intelligence des produits électroniques grand public se sont développées rapidement. Cependant, en raison de l'augmentation rapide de ces indicateurs, la consommation d'énergie de travail et la production de chaleur ont également augmenté de manière significative. Selon les données de recherche, les défaillances matérielles dues à la concentration de chaleur représentent 65 à 80 % du taux de défaillance total. Par conséquent, pour éviter les dommages aux appareils causés par une surchauffe, la gestion de la dissipation thermique est devenue un projet indispensable pour les composants électroniques, ce qui impose des exigences plus élevées en matière de performances des matériaux d'interface thermique.

Les téléphones mobiles traditionnels, matériaux de dissipation thermique, sont basés sur des matériaux d'interface thermique tels que des feuilles de graphite et du gel thermique. Néanmoins, la faible conductivité thermique et la grande épaisseur des feuilles de graphite pourraient être plus propices à l’adaptation de nouveaux produits. Par conséquent, les caloducs et les VC (plaques de moyenne de chaleur) ont commencé à pénétrer dans les terminaux de smartphones à partir des ordinateurs et des serveurs, et les matériaux à base de graphène ont également commencé à être appliqués à grande échelle. Comparés aux feuilles de graphite, le VC et le graphène ont une conductivité thermique élevée et une faible épaisseur, qui sont des matériaux de dissipation thermique plus performants.

PERSPECTIVE DES MATÉRIAUX D'INTERFACE THERMIQUE

Selon BCC Research, la taille du marché mondial des matériaux d'interface thermique était de 764 millions de dollars en 2015 et devrait atteindre 1.1 milliard de dollars d'ici 2020, avec un TCAC de 7.4 %. Les matériaux d'interface thermique traditionnels à base de polymères représentent la plus grande part de tous les produits, soit près de 90 %. Les matériaux à changement de phase et les matériaux d'interface thermique à base de métal représentaient une part plus petite mais augmentant progressivement.

Le développement du domaine représenté par les réseaux de communication (5G), l’électronique automobile (nouvelles énergies), l’intelligence artificielle, les LED, etc. a stimulé le développement d’industries connexes. Premièrement, la demande en matière de stations de base et d’équipements de stations de base correspondants augmente rapidement. Le besoin en matériaux d'interface thermoconducteurs a également augmenté rapidement, suivi par les applications de l'Internet des objets, en plus des téléphones mobiles, des ordinateurs et d'autres industries électroniques, mais également pour s'étendre aux équipements automobiles, électroménagers, portables intelligents et industriels. , mais aussi directement attiré par la demande de matériaux thermoconducteurs et de dispositifs associés. Le dernier est l’industrie de fabrication d’équipements de communication superposée au catalyseur de la 5G, qui entraînera une demande massive de matériaux thermoconducteurs, de matériaux de blindage EMI et d’autres produits.

RÉSUMÉ

Avec l'équipement électronique et les performances du push-up, la dissipation thermique attire de plus en plus l'attention de l'industrie, et la recherche sur les matériaux d'interface thermique associée augmente également. De la graisse silicone thermoconductrice initiale à l’expansion des matériaux d’interface thermique en métal liquide, l’amélioration des performances thermiques offre des opportunités révolutionnaires.

Le contexte industriel de durabilité et de protection de l'environnement pose de nouveaux défis pour la nouvelle génération de matériaux d'interface thermique, qui jouent un rôle actif dans l'amélioration des produits et des performances grâce à une conception et une fabrication écologiques et dans l'amélioration de la recyclabilité des matériaux.

L'essor de l'industrie de la 5G entraîne des défis ainsi qu'une demande massive de dissipation thermique. Le marché de l'industrie de la gestion thermique devrait donc connaître un développement rapide et une nouvelle génération de matériaux d'interface thermique jouera un rôle essentiel dans l'amélioration de la dissipation thermique. efficacité, réduction de l’impact environnemental et promotion du développement durable. Avec les progrès de la technologie, il devrait apporter une contribution plus significative à l’amélioration des performances des appareils électroniques et à la promotion de la sensibilisation à l’environnement à l’avenir.