De nouveaux matériaux de gestion thermique continuent de se développer
Le matériau conducteur thermique est un matériau qui améliore la distribution de la chaleur et l’efficacité de la conduction thermique et est utilisé pour garantir la fiabilité et la durée de vie des systèmes d’équipement électronique. Selon ses scénarios d’application et ses propriétés morphologiques, il comprend principalement un film de dissipation thermique en graphite, des matériaux de dissipation thermique conducteurs thermiques (caloducs, chambres à vapeur, etc.) et des matériaux d’interface conducteurs thermiques (tels que la graisse de silicone conductrice thermique, le gel conducteur thermique, etc. .).
Le développement industriel des matériaux thermoconducteurs remonte aux années 1950, lorsque les matériaux thermoconducteurs étaient principalement l’aluminium et le cuivre ; Dans les années 1960 et 1970, les matériaux silicones se développent rapidement et les caloducs apparaissent. Des années 1970 au début du XXIe siècle, les matériaux en graphite se sont développés rapidement et ont été largement utilisés. Depuis lors, avec le développement de nouvelles industries telles que la 5G et les batteries de puissance, la demande en conductivité thermique a augmenté et de nouveaux matériaux de gestion thermique ont continué à se développer.
Film de graphite épais
Le film de graphite naturel est le premier matériau de distribution de chaleur à base de graphite et le premier matériau de distribution de chaleur utilisé. Le graphite en flocons à haute teneur en carbone peut obtenir un film de graphite naturel grâce à un traitement chimique et un laminage d’expansion à haute température. Le processus de fabrication est simple et mon pays dispose d’abondantes réserves naturelles de graphite et d’avantages de coûts exceptionnels. Le problème du film de graphite naturel réside dans les deux points suivants : premièrement, en tant que produit naturel, ses feuilles sont sujettes à des défauts structurels, qui affecteront les performances locales de distribution de chaleur ; Deuxièmement, bien que la conductivité thermique latérale du graphite naturel ait dépassé celle de la plupart des matériaux, sa conductivité thermique longitudinale n’est pas suffisamment exceptionnelle et elle est principalement utilisée dans les domaines de produits bas de gamme.
Graphène
Le graphène est un nouveau matériau de répartition de la chaleur, connu sous le nom de « guerrier hexagonal », doté d’une forte conductivité thermique latérale et d’une grande flexibilité. Le graphène fait référence à une seule couche d’atomes de carbone. Sa conductivité thermique théorique atteint 5 300 W/m·K, ce qui en fait l’une des substances ayant la conductivité thermique la plus élevée à ce jour. Avec l’amélioration continue des performances des produits électroniques, la demande croissante d’égalisation thermique a conduit à l’utilisation de membranes de graphène. Outre la conductivité thermique élevée, la flexibilité des films de graphène est également une propriété importante.
Caloduc ultra fin
Le caloduc présente des caractéristiques d’égalisation rapide de la température et est composé d’un tube métallique creux externe et d’un liquide interne à phase variable. Son principe de fonctionnement est d’égaliser rapidement la température de la surface du tube grâce à la circulation continue de changements biphasés liquide et vapeur dans la cavité du tube métallique creux. Les caloducs sont couramment utilisés dans divers échangeurs de chaleur, refroidisseurs, etc., et sont principalement responsables d’une conduction thermique rapide. Ils constituent actuellement l’élément conducteur de chaleur le plus courant et le plus efficace dans les dispositifs de dissipation thermique des produits électroniques.
Chambre à vapeur ultra fine
Les chambres à vapeur sont des dispositifs thermiques haut de gamme et sont principalement utilisées dans les équipements sensibles à l’épaisseur ou au poids. La chambre à vapeur est généralement composée de cuivre externe et de condensat interne à phase variable. Sa structure et son principe de trempage thermique sont similaires à ceux d’un caloduc. La différence est que la chambre à vapeur prend la forme d’une plaque bidimensionnelle. Grâce aux quatre étapes de conduction, d’évaporation, de convection et de solidification, la chaleur dégagée par la source de chaleur ponctuelle est répartie uniformément sur l’ensemble du plan. L’effet d’égalisation thermique dépasse celui des matériaux à base de graphite.
Matériaux d’interface thermique remplis hybrides
Les matériaux d’interface thermique sont généralement constitués de deux parties : un matériau de matrice et une charge. Le matériau de base est principalement utilisé pour garantir que le matériau d’interface thermique peut couvrir tous les endroits où existent des entrefers, et il est principalement constitué de polymères fluides. Les charges sont constituées de divers matériaux à haute conductivité thermique, tels que des métaux et des oxydes métalliques, des nitrures, des carbures, etc., pour améliorer l’efficacité du transfert de chaleur.
Matériaux composites à changement de phase thermoconducteurs
Les matériaux thermoconducteurs à changement de phase sont principalement utilisés dans les dispositifs hautes performances qui nécessitent une faible résistance thermique et une efficacité de conductivité thermique élevée, avec une fiabilité élevée et une sécurité élevée. Son principe de fonctionnement consiste à utiliser le processus de changement de phase pour conduire la chaleur. Lorsque la température atteint le point de changement de phase, le matériau de phase thermoconducteur subit un changement de phase, passant d’un état solide à un état fluide, et s’écoule sous pression dans l’espace irrégulier entre l’élément chauffant et le radiateur.