Tren perkembangan Bahan Antarmuka Termal
Suhu tinggi dapat berdampak buruk pada stabilitas, keandalan, dan masa pakai komponen elektronik. Seringkali terdapat celah kecil antara komponen elektronik dan unit pendingin, yang mengakibatkan area kontak sebenarnya hanya 10% dari luas dasar unit pendingin, sehingga sangat menghambat perpindahan panas. Penggunaan bahan antarmuka termal untuk mengisi celah dapat secara signifikan mengurangi ketahanan termal kontak, dan memastikan bahwa panas yang dihasilkan oleh komponen elektronik pemanas dibuang tepat waktu.
Dengan munculnya era Internet of Things, integrasi produk elektronik terus meningkat. Selain itu, pengenalan sinyal frekuensi tinggi dan peningkatan komponen perangkat keras telah menyebabkan penggandaan jumlah perangkat dan antena yang terhubung, yang mengakibatkan peningkatan konsumsi daya secara terus-menerus dan peningkatan pesat dalam pembangkitan panas. Bahan antarmuka termal memiliki konduktivitas termal yang sangat baik dan kemampuan adaptasi lingkungan yang kuat, yang memberikan bantuan yang kuat untuk integrasi tinggi dan miniaturisasi peralatan, dan diharapkan menjadi solusi manajemen termal yang paling mengganggu dan transformasional.
Dari segi industri, industri elektronik, yang diwakili oleh tiga sektor unggulan, semakin menuntut sistem manajemen termal canggih dan material antarmuka termal:
Elektronik konsumen yang cerdas:Produk elektronik ponsel pintar dan tablet memiliki struktur yang ketat dan sangat terintegrasi, dan peningkatan kerapatan fluks panas yang berkelanjutan telah meningkatkan persyaratan yang semakin tinggi untuk sistem manajemen panas.
Peralatan komunikasi:peralatan komunikasi menjadi semakin kompleks, konsumsi daya meningkat, dan nilai panas meningkat dengan cepat, yang akan membawa peningkatan permintaan yang besar terhadap material antarmuka termal.
Elektronik otomotif:di satu sisi, suhu kerja modul kontrol elektronik mesin, modul pengapian, modul daya, dan berbagai sensor sangat tinggi; di sisi lain, daya baterai kendaraan energi baru sangat besar, dan pendingin udara dan air tradisional tidak cukup untuk mengatasi pembuangan panas yang sangat besar. Ada permintaan mendesak dan personal untuk material antarmuka termal.
Selain itu, perangkat yang digunakan dalam penerbangan, ruang angkasa, militer, dan bidang lainnya biasanya perlu dioperasikan di lingkungan yang keras seperti frekuensi tinggi, tegangan tinggi, daya tinggi, dan suhu ekstrem, serta memerlukan keandalan tinggi, waktu kerja bebas kesalahan yang lama, dan sangat ekstrim. persyaratan kinerja komprehensif yang tinggi untuk bahan pembuangan panas.
Menurut data penelitian BCC, ukuran pasar global bahan antarmuka termal telah meningkat dari 716 juta dolar pada tahun 2014 menjadi 937 juta dolar pada tahun 2018, dengan tingkat pertumbuhan tahunan gabungan sebesar 7,4%. Diperkirakan ukuran pasarnya akan mencapai 1,08 miliar dolar pada tahun 2021. Diantaranya, kawasan Asia Pasifik akan melebihi 812 juta dolar AS, Eropa sekitar 113 juta dolar AS, Amerika Utara sekitar 101 juta dolar AS, dan kawasan lain sekitar 54 juta dolar AS. dolar AS.
Komposit berbahan dasar polimer konduktif termal memiliki keunggulan densitas rendah, sifat dielektrik yang sangat baik, harga bahan baku yang rendah, dan pengolahan yang mudah, namun konduktivitas termal komposit konduktif termal berbahan dasar polimer relatif rendah. Bahan nano anorganik seperti aluminium oksida, aluminium nitrida, silikon karbida, Boron nitrida, dan tabung nano karbon dapat secara efektif meningkatkan konduktivitas termal bahan polimer, tetapi bahan pengisi anorganik akan membuat bahan polimer menjadi rapuh dan keras. Saat ini, tidak ada solusi yang baik untuk masalah ini, dan pasar internasional dan domestik pada dasarnya berada di jalur yang sama.
Bahan antarmuka termal yang ideal harus memiliki karakteristik berikut: konduktivitas termal yang tinggi, fleksibilitas tinggi, keterbasahan permukaan, viskositas yang tepat, sensitivitas tekanan tinggi, stabilitas siklus termal dan dingin yang baik, dapat digunakan kembali, dll. Oleh karena itu, masalah lebih lanjut perlu diatasi:
Pertama, dalam desain komposit berbasis polimer, desain penguatan yang lebih canggih diperlukan untuk meningkatkan konduktivitas termal sekaligus memastikan sifat mekanik;
Kedua, dalam hal penyiapan dan pengolahan material, perlu dilakukan perbaikan ikatan antarmuka antara bahan pengisi, penguat, dan matriks untuk mendapatkan konfigurasi material komposit yang ideal;
Ketiga, dalam hal penelitian teoritis dasar, perlu untuk memahami lebih lanjut konduksi panas fonon multi-skala, mekanisme konduksi pembawa, mekanisme kopling elektron fonon, mekanisme transpor elektron dan fonon kompleks pada antarmuka, dll., untuk memberikan landasan teori bagi desain bahan antarmuka termal.
