วัสดุการจัดการระบายความร้อนชนิดใหม่ยังคงพัฒนาต่อไป

วัสดุนำความร้อนเป็นวัสดุที่ช่วยปรับปรุงการกระจายความร้อนและประสิทธิภาพการนำความร้อนในการนำความร้อน และใช้เพื่อให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานของระบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ตามสถานการณ์การใช้งานและคุณสมบัติทางสัณฐานวิทยา ส่วนใหญ่ประกอบด้วยฟิล์มกระจายความร้อนด้วยกราไฟท์ วัสดุกระจายความร้อนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า (ท่อความร้อน ห้องไอ ฯลฯ) และวัสดุเชื่อมต่อที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า (เช่น จาระบีซิลิโคนนำความร้อน เจลนำความร้อน ฯลฯ .)

การพัฒนาทางอุตสาหกรรมของวัสดุนำความร้อนสามารถย้อนกลับไปในทศวรรษ 1950 เมื่อวัสดุนำความร้อนส่วนใหญ่เป็นอะลูมิเนียมและทองแดง ตั้งแต่ทศวรรษ 1960 ถึง 1970 วัสดุซิลิโคนเริ่มมีการพัฒนาอย่างรวดเร็วและมีท่อความร้อนปรากฏขึ้น ตั้งแต่ปี 1970 ถึงต้นศตวรรษที่ 21 วัสดุกราไฟท์มีการพัฒนาอย่างรวดเร็วและมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย นับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ด้วยการพัฒนาของอุตสาหกรรมใหม่ๆ เช่น 5G และแบตเตอรี่พลังงาน ความต้องการการนำความร้อนก็เพิ่มขึ้น และวัสดุการจัดการความร้อนใหม่ๆ ก็มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง

ฟิล์มกราไฟท์หนา

ฟิล์มกราไฟท์ธรรมชาติเป็นวัสดุกระจายความร้อนที่ใช้กราไฟท์ชนิดแรกและเป็นวัสดุกระจายความร้อนที่ใช้เร็วที่สุด กราไฟท์เกล็ดคาร์บอนสูงสามารถรับฟิล์มกราไฟท์ธรรมชาติได้โดยผ่านการบำบัดทางเคมีและการรีดด้วยการขยายตัวที่อุณหภูมิสูง กระบวนการผลิตนั้นเรียบง่าย และประเทศของฉันมีกราไฟท์ธรรมชาติสำรองอยู่มากมายและมีข้อได้เปรียบด้านต้นทุนที่โดดเด่น ปัญหาเกี่ยวกับฟิล์มกราไฟท์ธรรมชาติอยู่ในสองประเด็นต่อไปนี้ ประการแรก เนื่องจากเป็นผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติ แผ่นฟิล์มจึงมีแนวโน้มที่จะมีข้อบกพร่องทางโครงสร้าง ซึ่งจะส่งผลต่อประสิทธิภาพการกระจายความร้อนในท้องถิ่น ประการที่สอง แม้ว่าค่าการนำความร้อนด้านข้างของกราไฟท์ธรรมชาติจะเกินกว่าค่าการนำความร้อนของวัสดุส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม ค่าการนำความร้อนตามยาวของกราไฟท์นั้นไม่โดดเด่นเพียงพอ และส่วนใหญ่จะใช้ในสาขาผลิตภัณฑ์ระดับล่าง

กราฟีน

กราฟีนเป็นวัสดุกระจายความร้อนชนิดใหม่ที่เรียกว่า “นักรบหกเหลี่ยม” โดยมีค่าการนำความร้อนด้านข้างที่แข็งแกร่งและมีความยืดหยุ่น กราฟีนหมายถึงอะตอมของคาร์บอนชั้นเดียว ค่าการนำความร้อนตามทฤษฎีสูงถึง 5300W/m·K ทำให้เป็นหนึ่งในสารที่มีค่าการนำความร้อนสูงที่สุดจนถึงตอนนี้ ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์อย่างต่อเนื่อง ความต้องการที่เพิ่มขึ้นในการปรับสมดุลความร้อนได้ผลักดันการใช้เมมเบรนกราฟีน นอกจากการนำความร้อนสูงแล้ว ความยืดหยุ่นของฟิล์มกราฟีนยังเป็นคุณสมบัติที่สำคัญอีกด้วย

ท่อความร้อนบางเฉียบ

ท่อความร้อนมีลักษณะการปรับอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว และประกอบด้วยท่อโลหะกลวงด้านนอกและของเหลวที่เปลี่ยนเฟสภายในได้ หลักการทำงานของมันคือการปรับอุณหภูมิของพื้นผิวของท่อให้เท่ากันอย่างรวดเร็วผ่านการหมุนเวียนอย่างต่อเนื่องของของเหลวและไอการเปลี่ยนแปลงสองเฟสในช่องท่อโลหะกลวง ท่อความร้อนมักใช้ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เครื่องทำความเย็น ฯลฯ และมีหน้าที่หลักในการนำความร้อนอย่างรวดเร็ว ปัจจุบันเป็นองค์ประกอบการนำความร้อนที่พบมากที่สุดและมีประสิทธิภาพในอุปกรณ์กระจายความร้อนของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์

ห้องไอบางเฉียบ

ห้องไอเป็นอุปกรณ์ระบายความร้อนระดับไฮเอนด์ และส่วนใหญ่จะใช้ในอุปกรณ์ที่ไวต่อความหนาหรือน้ำหนัก โดยทั่วไปห้องไอจะประกอบด้วยทองแดงภายนอกและคอนเดนเสทที่เปลี่ยนเฟสภายในได้ โครงสร้างและหลักการแช่ด้วยความร้อนคล้ายคลึงกับท่อความร้อน ความแตกต่างก็คือห้องไอจะมีรูปทรงแผ่นสองมิติ ด้วยสี่ขั้นตอนของการนำ การระเหย การพาความร้อน และการแข็งตัว ความร้อนที่ปล่อยออกมาจากแหล่งความร้อนแบบจุดจะกระจายอย่างเท่าเทียมกันทั่วทั้งระนาบ ผลการปรับสมดุลความร้อนมีมากกว่าวัสดุที่ใช้กราไฟท์

วัสดุเชื่อมต่อระบายความร้อนแบบเติมไฮบริด

โดยทั่วไปวัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อนประกอบด้วยสองส่วน: วัสดุเมทริกซ์และตัวเติม วัสดุฐานส่วนใหญ่จะใช้เพื่อให้แน่ใจว่าวัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อนสามารถครอบคลุมทุกตำแหน่งที่มีช่องว่างอากาศ และส่วนใหญ่ทำจากโพลีเมอร์ของไหล สารตัวเติมทำจากวัสดุหลายชนิดที่มีค่าการนำความร้อนสูง เช่น โลหะและโลหะออกไซด์ ไนไตรด์ คาร์ไบด์ ฯลฯ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน

วัสดุเปลี่ยนเฟสนำความร้อนแบบคอมโพสิต

วัสดุเปลี่ยนเฟสนำความร้อนส่วนใหญ่จะใช้ในอุปกรณ์ประสิทธิภาพสูงที่ต้องการความต้านทานความร้อนเล็กน้อยและประสิทธิภาพการนำความร้อนสูง พร้อมความน่าเชื่อถือสูงและปลอดภัยสูง หลักการทำงานของมันคือการใช้กระบวนการเปลี่ยนเฟสเพื่อนำความร้อน เมื่ออุณหภูมิถึงจุดเปลี่ยนเฟส วัสดุเฟสนำความร้อนจะเกิดการเปลี่ยนเฟส เปลี่ยนจากสถานะของแข็งเป็นสถานะของเหลว และไหลเข้าสู่ช่องว่างที่ผิดปกติระหว่างองค์ประกอบความร้อนและหม้อน้ำภายใต้ความดัน