1、 ฟิลเลอร์นำไฟฟ้าความร้อนคืออะไร?
ฟิลเลอร์นำความร้อนเป็นวัสดุที่ใช้งานได้ซึ่งเพิ่มเข้ากับวัสดุเมทริกซ์เช่นพลาสติกยางกาว ฯลฯ เพื่อปรับปรุงการนำความร้อน พวกเขาปรับปรุงประสิทธิภาพการนำความร้อนของวัสดุคอมโพสิตอย่างมีนัยสำคัญโดยการสร้างเส้นทางการนำความร้อนหรือเครือข่ายและใช้กันอย่างแพร่หลายในการกระจายความร้อนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แสง LED การจัดเก็บพลังงานการบินและอวกาศและสาขาอื่น ๆ
กลไกของฟิลเลอร์นำไฟฟ้าความร้อนส่วนใหญ่ประสบความสำเร็จในการถ่ายเทความร้อนที่มีประสิทธิภาพโดยการสร้างช่องสัญญาณนำไฟฟ้าความร้อนเพิ่มการถ่ายโอนโฟนอนและการนำอิเล็กตรอน นี่คือกลไกเฉพาะ:
การก่อตัวของเส้นทางการนำความร้อน
ฟิลเลอร์จะสร้างช่องทางความร้อนอย่างต่อเนื่องในเมทริกซ์พอลิเมอร์ซึ่งการไหลของความร้อนถูกส่งผ่านพื้นที่ต้านทานความร้อนสูงของเมทริกซ์ เมื่อเนื้อหาฟิลเลอร์ต่ำการกระจายแบบสุ่มทำให้ยากต่อการสร้างเส้นทางที่มีประสิทธิภาพ เมื่อฟิลเลอร์เพิ่มขึ้นพวกเขาจะสัมผัสกันเพื่อสร้างโครงสร้างโซ่หรือโครงสร้างเครือข่ายปรับปรุงค่าการนำความร้อนอย่างมีนัยสำคัญ
การเพิ่มประสิทธิภาพการนำไฟฟ้าของ Phonon
วัสดุที่ไม่ใช่โลหะเช่นซิลิกอนคาร์ไบด์และอลูมิเนียมไนไตรด์ถ่ายโอนความร้อนผ่านการสั่นสะเทือนของตาข่าย (โฟนอน) ยิ่งการนำความร้อนของฟิลเลอร์สูงขึ้น (เช่นโบรอนไนไตรด์ถึง 320 W/(M · K)) ยิ่งประสิทธิภาพการถ่ายโอนโฟนอนสูงขึ้นและยิ่งมีความสำคัญมากขึ้นในการปรับปรุงการนำความร้อนของวัสดุคอมโพสิต
Synergy การนำทางอิเล็กทรอนิกส์
ฟิลเลอร์นำไฟฟ้าบางส่วน (เช่นทองแดงและเงิน) ดำเนินการความร้อนผ่านอิเล็กตรอนฟรี ฟิลเลอร์ประเภทนี้ไม่เพียง แต่ช่วยเพิ่มการนำไฟฟ้าขึ้นมา แต่ยังอาจก่อให้เกิดผลการนำความร้อนแบบอิเล็กตรอนแบบอิเล็กตรอนที่ทำงานร่วมกันเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพต่อไป
ผลกระทบที่สำคัญ
เมื่อปริมาณของฟิลเลอร์ที่เพิ่มเข้ามาถึงค่าวิกฤต (เกณฑ์การซึมผ่าน) เส้นทางการนำความร้อนจะเกิดขึ้นทันทีและค่าการนำความร้อนจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ปรากฏการณ์นี้เด่นชัดมากขึ้นในฟิลเลอร์การนำความร้อนสูงเช่นท่อนาโนคาร์บอน แต่การบังคับใช้กับฟิลเลอร์ทั่วไปเช่นอลูมินามี จำกัด
2. ประเภทของฟิลเลอร์นำความร้อน
อลูมินาทรงกลมเป็นฟิลเลอร์นำความร้อนที่ยาวที่สุดและพบได้บ่อยที่สุดโดยมีค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนระหว่าง 20-40W/m · K. มันค่อนข้างง่ายในการใช้งานง่ายที่จะแยกย้ายกันและไม่ง่ายต่อการรวมตัวกัน มันมีประสิทธิภาพของฉนวนที่ค่อนข้างดีความสามารถในการไหลที่ดีและสะดวกสำหรับการเติมสูง โครงสร้าง isotropic ช่วยลดความเครียดภายในของเมทริกซ์ (เช่นอีพอกซีเรซิน) เพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าว ในเวลาเดียวกันค่าใช้จ่ายของอลูมินาทรงกลมค่อนข้างต่ำดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในวัสดุอินเทอร์เฟซความร้อนต่าง ๆ และปัจจุบันเป็นฟิลเลอร์ความร้อนที่ใช้กันมากที่สุดในวัสดุอินเทอร์เฟซความร้อน
Boron Nitride เป็นคริสตัลที่ประกอบด้วยไนโตรเจนและอะตอมโบรอน องค์ประกอบทางเคมีคือ 43.6% โบรอนและไนโตรเจน 56.4% ที่มีสี่ตัวแปรที่แตกต่างกัน: hexagonal boron nitride (HBN), rhombohedral boron nitride (RBN), ลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์ (CBN)
ค่าการนำความร้อนของโบรอนไนไตรด์อยู่ระหว่าง 30-400W/m · K. Boron Nitride ไม่เพียง แต่มีค่าการนำความร้อนสูง แต่ยังมีประสิทธิภาพของฉนวนที่ยอดเยี่ยมและมักใช้ในการใช้งานที่ต้องใช้ทั้งการนำความร้อนสูงและฉนวนกันความร้อน อย่างไรก็ตามเมื่อเทียบกับอลูมินาค่าใช้จ่ายยังค่อนข้างสูง ปัจจุบันส่วนใหญ่จะใช้ร่วมกับอลูมินาสำหรับวัสดุอินเทอร์เฟซความร้อนโดยเพิ่มจำนวนประมาณ 10%
อลูมิเนียมไนไตรด์ (ALN) เป็นฟิลเลอร์นำไฟฟ้าความร้อนเซรามิกประสิทธิภาพสูงที่มีข้อดีเช่นการนำความร้อนสูงฉนวนสูง (ความต้านทาน> 10 ⁴Ω·ซม.) และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ (4.5 × 10 ⁻⁶/k) มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์พลังงานสูงพื้นผิว LED โมดูลการสื่อสาร 5G วัสดุการกระจายความร้อนการบินและอวกาศและสาขาอื่น ๆ การนำความร้อนของอลูมิเนียมไนไตรด์อยู่ที่ประมาณ 170-200W/m · K. แม้ว่าอลูมิเนียมไนไตรด์จะมีประสิทธิภาพโดยรวมที่ดีกว่าอลูมิเนียมออกไซด์, เบริลเลียมออกไซด์และซิลิกอนคาร์ไบด์ ฟิล์มอลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ที่ครอบคลุมพื้นผิวซึ่งขัดจังหวะเส้นทางการนำความร้อนและส่งผลต่อการส่งสัญญาณของเสียง การเติมเนื้อหาที่สูงจะเพิ่มความหนืดของพอลิเมอร์อย่างมากซึ่งไม่เอื้อต่อการขึ้นรูปและการประมวลผล
①ค่าการนำความร้อนสูง: ซิลิกอนคาร์ไบด์มีค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนสูง (ประมาณ 80-120W/m · K ขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์และประเภทคริสตัล) เหมาะสำหรับฟิลเลอร์นำความร้อนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายความร้อนของวัสดุคอมโพสิตพอลิเมอร์หรือโลหะ
②ค่าสัมประสิทธิ์การขยายความร้อนต่ำ: ความเข้ากันได้ดีกับวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ (เช่นซิลิกอน) สามารถลดความเครียดจากความร้อนและเหมาะสำหรับบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์
③ความเสถียรทางเคมี: ความต้านทานอุณหภูมิสูงความต้านทานการกัดกร่อนความต้านทานออกซิเดชันและประสิทธิภาพที่มั่นคงในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
④ฉนวนกันความร้อน: ซิลิกอนคาร์ไบด์สูงเป็นฉนวนไฟฟ้า (ที่มีปริมาณสารเจือปนควบคุม) เหมาะสำหรับความต้องการฉนวนและความร้อนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
กราฟีนมีค่าการนำความร้อนที่ยอดเยี่ยม ค่าการนำความร้อนของกราฟีนชั้นเดียวที่ปราศจากข้อบกพร่องบริสุทธิ์สูงถึง 5300W/MK และเมื่อใช้เป็นผู้ให้บริการค่าการนำความร้อนสามารถเข้าถึง 600W/MK
ท่อนาโนคาร์บอนสามารถมองเห็นได้ว่าเป็นแผ่นกราฟีนรีดและสามารถแบ่งออกเป็นท่อนาโนคาร์บอนผนังเดี่ยว (SWCNT) และท่อนาโนคาร์บอนที่มีผนังหลายตัว (MWCNTs) ตามจำนวนชั้นกราฟีน เมื่อมีการก่อตัวของหลอดที่มีกำแพงล้อมรอบหลาย ๆ ชั้นระหว่างพวกเขาจะกลายเป็นศูนย์กับดักจับข้อบกพร่องต่าง ๆ ดังนั้นผนังของหลอดที่มีผนังหลายชนิดมักจะเต็มไปด้วยรูเล็ก ๆ เช่นข้อบกพร่อง เมื่อเทียบกับท่อที่มีผนังหลายท่อท่อที่มีผนังเดี่ยวมีช่วงการกระจายขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางที่น้อยกว่าข้อบกพร่องน้อยลงและความสม่ำเสมอที่สูงขึ้น เส้นผ่านศูนย์กลางทั่วไปของหลอดผนังเดี่ยวคือ 0.6-2 นาโนเมตรในขณะที่ชั้นด้านในสุดของท่อที่มีผนังหลายตัวสามารถไปถึง 0.4 นาโนเมตรและหนาที่สุดสามารถเข้าถึงได้หลายร้อยนาโนเมตร แต่เส้นผ่านศูนย์กลางทั่วไปคือ 2-100 นาโนเมตร
ค่าการนำความร้อนตามแนวแกนของท่อนาโนคาร์บอนสูงมาก เราสามารถใช้คุณลักษณะนี้เพื่อจัดเรียงพวกเขาในลักษณะที่เป็นระเบียบและเป็นแนวตั้งในวัสดุอินเตอร์เฟสความร้อนซึ่งสามารถปรับปรุงค่าการนำความร้อนตามยาวของวัสดุอินเตอร์เฟสความร้อนได้อย่างมาก
Sat Nano เป็นซัพพลายเออร์ที่ดีที่สุดของ Nanopowder ในประเทศจีนเราสามารถจัดหาผลิตภัณฑ์ประเภทต่าง ๆ ให้ลูกค้าทำการวิจัยหากคุณมีคำถามใด ๆ โปรดติดต่อเราที่ sales03@satnano.com
