Tendance de développement du matériau d’interface thermique
Les températures élevées peuvent avoir des effets néfastes sur la stabilité, la fiabilité et la durée de vie des composants électroniques. Il existe souvent de petits espaces entre les composants électroniques et les dissipateurs thermiques, ce qui entraîne une surface de contact réelle de seulement 10 % de la surface de base du dissipateur thermique, ce qui entrave sérieusement le transfert de chaleur. L'utilisation d'un matériau d'interface thermique pour combler les espaces peut réduire considérablement la résistance thermique de contact et garantir que la chaleur générée par les composants électroniques chauffants est évacuée à temps.
Avec l’avènement de l’ère de l’Internet des objets, l’intégration des produits électroniques continue de s’améliorer. De plus, l'introduction de signaux haute fréquence et la mise à niveau des composants matériels ont conduit à un doublement du nombre d'appareils et d'antennes connectés, entraînant une augmentation continue de la consommation d'énergie et une augmentation rapide de la production de chaleur. Les matériaux d'interface thermique ont une excellente conductivité thermique et une forte adaptabilité environnementale, qui fournissent une aide puissante pour l'intégration et la miniaturisation élevées des équipements, et devraient devenir les solutions de gestion thermique les plus perturbatrices et transformationnelles.
En termes d'industrie, l'industrie électronique, représentée par les trois secteurs chauds, met de plus en plus en avant des demandes en matière de systèmes de gestion thermique avancés et de matériaux d'interface thermique :
Electronique grand public intelligente :Les produits électroniques des smartphones et des tablettes ont une structure étroite et hautement intégrée, et l'amélioration continue de la densité du flux thermique a imposé des exigences de plus en plus élevées aux systèmes de gestion de la chaleur.
Matériel de communication :les équipements de communication deviennent de plus en plus complexes, la consommation d'énergie augmente et la valeur calorifique augmente rapidement, ce qui entraînera une énorme demande supplémentaire de matériaux d'interface thermique.
Electronique automobile :d'une part, la température de fonctionnement du module de commande électronique du moteur, du module d'allumage, du module de puissance et de divers capteurs est extrêmement élevée ; d'un autre côté, la puissance de la batterie des véhicules à énergie nouvelle est énorme, et le refroidissement par air et par eau traditionnel ne suffit pas à faire face à l'énorme dissipation thermique. Il existe une demande urgente et personnalisée de matériaux d’interface thermique.
De plus, les appareils utilisés dans l'aviation, l'aérospatiale, l'armée et dans d'autres domaines doivent généralement fonctionner dans des environnements difficiles tels que des hautes fréquences, des hautes tensions, des puissances élevées et des températures extrêmes, et nécessitent une grande fiabilité, un long temps de travail sans panne et des performances extrêmement élevées. exigences de performance élevées et complètes pour les matériaux de dissipation thermique.
Selon les données de recherche du BCC, la taille du marché mondial des matériaux d'interface thermique est passée de 716 millions de dollars en 2014 à 937 millions de dollars en 2018, avec un taux de croissance annuel composé de 7,4 %. On s'attend à ce que la taille du marché atteigne 1,08 milliard de dollars en 2021. Parmi eux, la région Asie-Pacifique dépassera 812 millions de dollars américains, l'Europe environ 113 millions de dollars américains, l'Amérique du Nord environ 101 millions de dollars américains et les autres régions environ 54 millions de dollars américains. Dollars américains.
Les composites thermoconducteurs à base de polymère présentent les avantages d'une faible densité, d'excellentes propriétés diélectriques, de faibles prix des matières premières et d'un traitement facile, mais la conductivité thermique des composites thermoconducteurs à base de polymère est relativement faible. Les nanomatériaux inorganiques tels que l'oxyde d'aluminium, le nitrure d'aluminium, le carbure de silicium, le nitrure de bore et les nanotubes de carbone peuvent améliorer efficacement la conductivité thermique des matériaux polymères, mais les charges inorganiques rendront les matériaux polymères cassants et durs. À l’heure actuelle, il n’existe pas de bonne solution à ce problème, et les marchés internationaux et nationaux sont fondamentalement sur la même voie.
Le matériau d'interface thermique idéal doit avoir les caractéristiques suivantes : conductivité thermique élevée, flexibilité élevée, mouillabilité de surface, viscosité appropriée, sensibilité à haute pression, bonne stabilité aux cycles thermiques et froids, réutilisable, etc. Par conséquent, d'autres problèmes doivent être résolus :
Premièrement, dans la conception de composites à base de polymères, une conception de renforcement plus avancée est nécessaire pour améliorer la conductivité thermique tout en garantissant les propriétés mécaniques ;
Deuxièmement, en termes de préparation et de traitement des matériaux, il est nécessaire d'améliorer la liaison d'interface entre les charges, les renforts et la matrice pour obtenir une configuration idéale du matériau composite ;
Troisièmement, en termes de recherche théorique fondamentale, il est nécessaire de mieux comprendre la conduction thermique des phonons à plusieurs échelles, le mécanisme de conduction des porteurs, le mécanisme de couplage des phonons et des électrons, le mécanisme complexe de transport des électrons et des phonons à l'interface, etc., pour fournir une base théorique à la conception du matériau d’interface thermique.
