يستمر تطوير مواد الإدارة الحرارية الجديدة

المواد الموصلة للحرارة هي مادة تعمل على تحسين توزيع الحرارة وكفاءة التوصيل الحراري في توصيل الحرارة وتستخدم لضمان الموثوقية وعمر الخدمة لأنظمة المعدات الإلكترونية. وفقًا لسيناريوهات التطبيق والخصائص المورفولوجية، فهو يشمل بشكل أساسي فيلم تبديد الحرارة الجرافيت ومواد تبديد الحرارة الموصلة للحرارة (أنابيب الحرارة وغرف البخار وما إلى ذلك) ومواد الواجهة الموصلة للحرارة (مثل شحم السيليكون الموصل الحراري والهلام الموصل الحراري وما إلى ذلك). .).

يمكن إرجاع التطور الصناعي للمواد الموصلة للحرارة إلى خمسينيات القرن العشرين، عندما كانت المواد الموصلة حراريًا تتكون أساسًا من الألومنيوم والنحاس؛ ومن الستينيات إلى السبعينيات، بدأت مواد السيليكون في التطور بسرعة وظهرت أنابيب الحرارة. من السبعينيات إلى أوائل القرن الحادي والعشرين، تطورت مواد الجرافيت بسرعة وتم استخدامها على نطاق واسع. منذ ذلك الحين، ومع تطور صناعات جديدة مثل 5G وبطاريات الطاقة، ارتفع الطلب على التوصيل الحراري، واستمر تطوير مواد الإدارة الحرارية الجديدة.

فيلم جرافيت سميك

يعد فيلم الجرافيت الطبيعي أول مادة لتوزيع الحرارة تعتمد على الجرافيت وأقدم مادة لتوزيع الحرارة. يمكن لرقائق الجرافيت عالية الكربون الحصول على طبقة جرافيت طبيعية من خلال المعالجة الكيميائية ولفائف التمدد بدرجة حرارة عالية. إن عملية التصنيع بسيطة، ولدى بلدي احتياطيات وفيرة من الجرافيت الطبيعي ومزايا رائعة من حيث التكلفة. تكمن مشكلة فيلم الجرافيت الطبيعي في النقطتين التاليتين: أولاً، كمنتج طبيعي، تكون صفائحه عرضة للعيوب الهيكلية، مما يؤثر على أداء توزيع الحرارة المحلي؛ ثانيًا، على الرغم من أن الموصلية الحرارية الجانبية للجرافيت الطبيعي قد تجاوزت تلك الموجودة في معظم المواد، إلا أن الموصلية الحرارية الطولية ليست رائعة بدرجة كافية وتستخدم بشكل أساسي في مجالات المنتجات المنخفضة.

الجرافين

الجرافين هو مادة جديدة لتوزيع الحرارة، تُعرف باسم “المحارب السداسي”، مع موصلية حرارية جانبية قوية ومرونة. يشير الجرافين إلى طبقة واحدة من ذرات الكربون. تصل الموصلية الحرارية النظرية لها إلى 5300 واط/م·ك، مما يجعلها واحدة من المواد ذات أعلى الموصلية الحرارية حتى الآن. مع التحسين المستمر لأداء المنتجات الإلكترونية، أدى الطلب المتزايد على معادلة الحرارة إلى استخدام أغشية الجرافين. بالإضافة إلى الموصلية الحرارية العالية، تعد مرونة أفلام الجرافين أيضًا خاصية مهمة.

أنبوب حراري رفيع للغاية

يتميز أنبوب الحرارة بخصائص معادلة درجة الحرارة السريعة ويتكون من أنبوب معدني مجوف خارجي وسائل داخلي متغير الطور. مبدأ عمله هو معادلة درجة حرارة سطح الأنبوب بسرعة من خلال الدوران المستمر للتغيرات ثنائية الطور للسائل والبخار في تجويف الأنبوب المعدني المجوف. تُستخدم الأنابيب الحرارية بشكل شائع في العديد من المبادلات الحرارية والمبردات وما إلى ذلك، وهي مسؤولة بشكل أساسي عن التوصيل الحراري السريع. وهي حاليًا العنصر الأكثر شيوعًا وفعالية في توصيل الحرارة في أجهزة تبديد الحرارة للمنتجات الإلكترونية.

غرفة بخار رقيقة جدًا

غرف البخار عبارة عن أجهزة حرارية متطورة وتستخدم بشكل رئيسي في المعدات الحساسة للسمك أو الوزن. تتكون غرفة البخار بشكل عام من النحاس الخارجي والمكثفات الداخلية المتغيرة الطور. يشبه هيكلها ومبدأ النقع الحراري تلك الخاصة بأنابيب الحرارة. والفرق هو أن غرفة البخار تأخذ شكل لوحة ثنائية الأبعاد. من خلال الخطوات الأربع للتوصيل والتبخر والحمل الحراري والتصلب، يتم توزيع الحرارة الصادرة عن مصدر الحرارة النقطي بالتساوي على المستوى بأكمله. يتجاوز تأثير معادلة الحرارة تأثير المواد القائمة على الجرافيت.

مواد واجهة حرارية مملوءة هجينة

تتكون مواد الواجهة الحرارية عمومًا من جزأين: مادة المصفوفة والحشو. يتم استخدام المادة الأساسية بشكل أساسي للتأكد من أن مادة الواجهة الحرارية يمكن أن تغطي جميع المواقع التي توجد بها فجوات هوائية، وهي مصنوعة بشكل أساسي من البوليمرات السائلة. تصنع الحشوات من مواد مختلفة ذات موصلية حرارية عالية، مثل المعادن وأكاسيد المعادن والنيتريدات والكربيدات وغيرها، لتحسين كفاءة نقل الحرارة.

مواد مركبة متغيرة الطور موصلة للحرارة

تُستخدم مواد تغيير الطور الموصلة للحرارة بشكل أساسي في الأجهزة عالية الأداء التي تتطلب مقاومة حرارية صغيرة وكفاءة توصيل حراري عالية، مع موثوقية عالية وأمان قوي. مبدأ عملها هو استخدام عملية تغيير الطور لتوصيل الحرارة. عندما تصل درجة الحرارة إلى نقطة تغيير الطور، ستخضع مادة الطور الموصلة للحرارة لتغيير الطور، وتتغير من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة، وتتدفق إلى الفجوة غير المنتظمة بين عنصر التسخين والمبرد تحت الضغط.