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工程研究所解決了電子設備的熱管理用途難題

由于智能移動設備更新換代速度太快,消費者對于設備的多樣化需求增多。近幾年,電子器件朝着輕薄、短小的方向發展,CPU、GPU等組件功率需求越來越大,工作溫度相比之前有了大幅度的提高。然而高溫作業會影響電子組件的穩定性、使用壽命以及可靠性等,尋求具備優異導熱性材料是非常重要的。

石墨烯作為全球研究最為廣泛的納米材料之一,具備優異的導熱性能,熱島率在3500-5300W/mK。若以石墨烯導熱性來對電子元器件進行有效熱管理為研究方向,是否操作可行呢?事實證明這一設想是成立的。

近日,工程研究所碳素材料團隊與合作者制備出石墨烯紙的高性能熱界面材料,能有效解決熱界面材料需同時兼顧面外高導熱率與良好壓縮性的瓶頸問題。這一方法已被廣泛應用在各種電子設備的熱管理用途。然而石墨烯紙的面外導熱系數較低,限制了作為熱界面材料的使用。

有人或許疑惑為什麼石墨烯紙能實現電子設備的熱管理用途?科研人員做了大量試驗證實這點,首先在石墨烯層間預先嵌入氧化矽納米粒子,進行碳熱源還原反應,使其石墨烯片層間原位生長出導熱性能較好的碳化矽納米線。由于石墨烯/碳納矽納米線的界面為碳-矽共價鍵,在75psi的封裝壓力下,GHP的面外熱導率相對于石墨烯紙提高了三倍之多,也高于常用商用熱界面材料,比如導熱矽膠墊、導熱矽脂以及導熱凝膠等。因此,石墨烯紙作為熱管理界面材料使其擁有更好的熱穩定性以及工作溫度适應性。

解決電子設備的熱管理問題,實際上是滿足消費者的使用體驗以及改良電子設備的高溫問題。如今,這一難題被科研人員攻克是人類的一大進步。電子設備作為人類生活不可缺少的一部分,解決它的難題,其實是方便了我們的生活。

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