Technologie de refroidissement émergente et en développement
Matériaux bidimensionnels
Les matériaux bidimensionnels font référence à des matériaux dans lesquels les électrons ne peuvent se déplacer librement à l'échelle nanométrique qu'en deux dimensions, c'est-à-dire que les électrons ne peuvent se déplacer que dans un plan. Les matériaux bidimensionnels courants comprennent le graphène, le nitrure de bore hexagonal, les super-réseaux, les puits quantiques, etc. En raison de sa très bonne conductivité thermique, des matériaux bidimensionnels peuvent être utilisés dans l'emballage de puces électroniques pour améliorer la dissipation thermique. Le graphène, en tant que représentant typique, a une conductivité thermique ultra-élevée de 5300 W/(m·K) en raison de sa forte liaison sp2, qui peut être utilisée comme matériau de dissipation thermique prometteur. De nombreux documents ont rapporté que divers films à base de graphène, papier de graphène, matériaux polymères multicouches graphène/époxy et feuilles de graphène peuvent être utilisés comme couches de dissipation thermique dans les appareils électroniques. Le nitrure de bore hexagonal, en tant que matériau bidimensionnel qui conduit la chaleur mais pas l'électricité, a une conductivité thermique de 390 W/(m·K), et le coefficient de dilatation est le plus petit parmi les matériaux céramiques actuellement connus. La figure 6 est un diagramme schématique de l'utilisation de matériaux bidimensionnels pour emballer un IGBT (transistor bipolaire à grille isolée).
Grâce à la simulation numérique, Liu Shutian et al. ont constaté que le matériau poreux bidimensionnel avec les meilleures performances de dissipation thermique est un type de microstructure hexagonale régulière. Wu Xiangshui et d'autres ont présenté en détail la technologie de mesure de la conductivité thermique des matériaux bidimensionnels et la conductivité thermique de divers matériaux bidimensionnels. Bao Jie utilise le nitrure de bore hexagonal en couches bidimensionnelles pour résoudre le problème de dissipation thermique des appareils électroniques haute puissance, et propose un plan pour améliorer encore son effet de dissipation thermique. L'application de dissipation thermique du graphène dans des matériaux bidimensionnels est la plus représentative. L'auteur pense que le film de graphène peut être recouvert sur la puce pendant la dissipation thermique de la puce électronique, et que le nitrure de bore hexagonal peut être rempli dans la résine d'emballage, qui peut être très volumineuse. Le degré de réduction de la résistance thermique. La dissipation thermique bidimensionnelle des matériaux est actuellement en phase de développement dans l'industrie, et il reste encore un long chemin à parcourir dans ce domaine. Une fois arrivés à maturité, les matériaux bidimensionnels brilleront certainement dans le domaine de la dissipation thermique des copeaux.
2.2 Dissipation thermique par le vent ionique Lorsqu'un champ électrique est appliqué entre une surface tranchante et une surface émoussée, un grand nombre d'ions négatifs seront ionisés près de la surface tranchante et un grand nombre d'ions positifs seront générés près de la surface émoussée. Les ions positifs et négatifs doivent être neutralisés et les ions négatifs s'envolent vers les ions positifs. Le mouvement des ions causera de grandes perturbations au fluide environnant. En raison de l'inertie, d'autres molécules dans l'air sont amenées à se déplacer ensemble, générant un vent ionique. La figure 7 est un diagramme schématique de la génération de vent ionique. La technologie de dissipation thermique par vent ionique a été inventée pour la première fois par le professeur Alexander Mamishev en 2006. Tessera, un fournisseur mondial de technologie de miniaturisation de produits électroniques, a lancé une solution de dissipation thermique électrohydrodynamique (EHD) basée sur la dissipation thermique par vent ionique. La surface n'est que de 3 cm2 et peut être installée. Dans l'ordinateur portable. Le plus grand avantage de cette méthode de dissipation thermique est qu'il n'y a pas de mécanisme mécanique et qu'aucun bruit n'est généré. Il y a quelques problèmes avec la dissipation thermique du vent ionique. Par exemple, la consommation d'énergie du système peut augmenter et le rayonnement électromagnétique généré par le vent ionique affectera également la santé humaine. Cependant, ces problèmes ont été résolus. Les problèmes de prévention de la poussière et de prolongation de la durée de vie sont toujours en cours de résolution.
Après avoir trié et analysé les différentes méthodes de dissipation thermique ci-dessus, il n'est pas difficile de voir qu'avec la mise à jour et le progrès continus des appareils électroniques, les méthodes de dissipation thermique des appareils électroniques recherchent de plus en plus la portabilité et une efficacité accrue. Bien que les appareils électroniques et les puces électroniques soient plus précis et compacts, ils posent également des problèmes de dissipation thermique. L'impact de la température sur les équipements électroniques se reflète principalement sous deux aspects : l'un est la défaillance thermique de la puce et l'autre est l'endommagement par contrainte. En comparant les méthodes de dissipation thermique ci-dessus, si une seule méthode présente trop de lacunes, plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour dissiper la chaleur, telles que : le vent ionique et le refroidissement par air forcé pour la dissipation thermique ; stockage d'énergie à changement de phase et caloducs pour la dissipation thermique; 2. Les matériaux dimensionnels sont emballés et combinés avec d'autres méthodes de dissipation thermique."sang électronique 5D" est une technologie très prometteuse, et ce sera un grand changement dans les équipements électroniques à développer. L'utilisation de matériaux bidimensionnels pour l'emballage d'équipements électroniques et l'utilisation de microcanaux sur la plaque inférieure deviendront de plus en plus largement utilisées, et d'autres méthodes de dissipation thermique doivent être sélectionnées pour différentes situations. L'auteur préfère personnellement le refroidissement par stockage d'énergie à changement de phase et le refroidissement par caloduc.
À l'heure actuelle, les recherches théoriques sur la dissipation thermique sont relativement complètes, mais il existe également de nombreuses difficultés techniques. Le problème de goulot d'étranglement de la technologie de dissipation thermique entrave également indirectement le développement ultérieur des équipements électroniques. Il y a un long chemin à parcourir. Surmonter les problèmes actuels et trouver de meilleurs matériaux de dissipation thermique sera toujours un sujet brûlant dans le domaine de la dissipation thermique.
