中國粉體網(wǎng)訊 隨著手機、電腦、平板、電子手表等智能設備不斷更新?lián)Q代,內置的電子元器件越來越高端和精密。設備越高端,能耗也就越大,散熱就更難把控。電子元器件溫度每升高10℃,系統(tǒng)的可靠性就會降低50%。所以,必須要用多種手段對溫度和溫差進行調控,防止設備降速和受損,這就是熱管理。
想要對電子元器件進行熱管理,除了直接在發(fā)熱源上安裝散熱器之外,還要關注熱管理的一個重要環(huán)節(jié)——熱界面材料。
電子元器件和散熱器表面都不是絕對光滑的,會有粗糙度,所以不能完全接觸在一起。有數(shù)據(jù)顯示,電子元器件和散熱器直接安裝在一起的實際接觸面積很小,只有散熱器底座面積的10%,其他90%都是空氣。但空氣熱導率非常低,只有0.024W/(m·K)。所以,必須要在電子元器件和散熱器之間添加高導熱的材料,這就是熱界面材料。熱界面材料可以填補空隙,提高熱傳遞效率,提升散熱效果。
熱界面材料一般由導熱填料與聚合物復合而成。傳統(tǒng)熱界面材料包括導熱膏、彈性導熱布、相變型導熱膠等等。其中導熱膏屬于液態(tài)材料,不需要固化處理,可以添加較高體積比的填料,熱傳導率比其他熱界面材料高,行業(yè)應用也比較成熟。
導熱膏又稱導熱硅脂、散熱膏,是粘稠的膏狀液體,具有較強的粘性。導熱膏的填料一般是金屬、陶瓷、石墨、金剛石等。下游電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對導熱膏的性能提出了新要求,所以近年來行業(yè)一直在研究提升導熱膏的熱導性,導熱填料的種類在逐漸增加,使用石墨烯作為填料來制備導熱膏成為了發(fā)展新方向。
研究發(fā)現(xiàn),熱界面材料的導熱性能非常受填料數(shù)量的影響。如果填料不足,就無法形成導熱網(wǎng)絡,這就相當于高速公路沒有修好,好一段壞一段,無法通行;當填料比例達一定程度,就能形成連續(xù)的導熱網(wǎng)絡,導熱系數(shù)會指數(shù)性增加。
石墨烯具有超高的導熱能力,導熱系數(shù)可達5300W/(m·K),少有材料能趕得上。同時,石墨烯還具有超高的親油性、優(yōu)異的柔韌性。眾多優(yōu)勢疊加,讓石墨烯能很好地分散在導熱膏中,加入少量便可顯著提高導熱膏的導熱、抗老化、抗靜電等多方面的性能,成為熱界面材料中非常具發(fā)展?jié)摿Φ摹靶滦恰碧盍稀?/p>
隨著石墨烯低成本、綠色無污染、大批量生產(chǎn),商業(yè)化應用日趨成熟,具有良好導熱性能的石墨烯有望為更廣泛的工商業(yè)產(chǎn)品提供更加高效優(yōu)質的熱管理解決方案。
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/長蘇)
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