Phân loại vật liệu-vật liệu "dẫn nhiệt cực cao"

Vật liệu "dẫn nhiệt cực cao" bị ép ra 5G

Trạm gốc 5G thực sự đã được cải thiện rất nhiều so với 4G về công suất truyền, băng thông, số lượng kết nối người dùng, v.v. Tuy nhiên, nếu bạn nhìn vào bài kiểm tra so sánh mức tiêu thụ điện năng của trạm gốc của thiết bị 4G/5G, bạn sẽ thấy rằng Mức tiêu thụ điện năng của trạm đơn của trạm gốc 5G xấp xỉ 2.5 ~ 3.8 lần so với trạm đơn 4G! Những người trong ngành cho rằng mức tiêu thụ điện năng AAU tăng đáng kể là nguyên nhân chính khiến mức tiêu thụ điện năng 5G tăng. Tên tiếng Trung của AAU là "Bộ ăng-ten hoạt động", chịu trách nhiệm chính trong việc chuyển đổi tín hiệu số băng cơ sở thành tín hiệu tương tự, sau đó điều chế chúng thành tín hiệu tần số vô tuyến tần số cao, sau đó được khuếch đại đến mức đủ công suất bằng PA (bộ khuếch đại công suất). ) và sau đó được phát ra bởi anten.

Ngoài ra, các bóng bán dẫn của mạch 5G ngày càng nhỏ hơn, điều này sẽ dẫn đến dòng điện rò rỉ và tiêu thụ điện năng rò rỉ tăng lên. Dòng rò của chip sẽ thay đổi theo nhiệt độ. Khi nhiệt độ chip tăng lên, mức tiêu thụ điện năng tĩnh sẽ tăng theo cấp số nhân. Do đó, việc giới thiệu công nghệ tản nhiệt tiên tiến để đảm bảo trạm gốc hoạt động trong phạm vi nhiệt độ hợp lý có thể giảm đáng kể mức tiêu thụ điện năng của trạm gốc.

Điều này có nghĩa là thiết bị 5G sẽ tạo ra nhiệt lượng gấp ba lần 4G, nhưng không gian bên trong sẽ giảm xuống 30% so với thiết bị 4G! Nói cách khác, mật độ nhiệt của thiết bị 5G gần gấp 10 lần so với thiết bị 4G!

Mật độ nhiệt tăng mạnh như vậy cho thấy mâu thuẫn giữa sự phát triển của công nghệ 5G và khả năng tản nhiệt lớn đến mức nào. Không có gì ngạc nhiên khi nhu cầu về miếng đệm dẫn nhiệt cực cao đã bùng nổ!

Đánh giá từ hiện trạng của ngành, những ứng cử viên đáng tin cậy hơn làm chất độn dẫn nhiệt bao gồm các vật liệu sau:

Độ dẫn nhiệt phải cao hơn nhiều so với alumina và hai chất duy nhất có đặc tính cách nhiệt tốt là nhôm nitrit AlN và BN boron nitrit.

Bề mặt của nhôm nitrit AlN cực kỳ hoạt động. Sau khi hút ẩm, dễ bị thủy phân tạo thành Al(OH)3, làm gián đoạn đường đi của phonon và ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng dẫn nhiệt.

AlN+3H2O=Al(OH)3↓+NH3↑

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng phản ứng thủy phân AlN có thể xảy ra ngay cả ở nhiệt độ thấp hơn và nó là tác nhân thủy phân trong mọi thời tiết.

Máy vi ảnh TEM thủy phân nhôm nitrit 40nm. Tuy nhiên, là vật liệu cấp điện tử, nó phải vượt qua bài kiểm tra về nhiệt độ và độ ẩm cao gấp đôi 85 để đủ tiêu chuẩn. Do đó, bề mặt của chất độn AlN được xử lý để tạo thành lớp oxit dày đặc có kích thước nano, tương đương với việc bọc từng hạt AlN bằng một chiếc áo mưa. Về lý thuyết, vấn đề hút ẩm và thủy phân dễ dàng được giải quyết.

BN boron nitride có tính dẫn nhiệt cao và đặc tính cách nhiệt rất tốt nên có biệt danh là "Graphene trắng". Nếu một lượng lớn được thêm vào vật liệu nền cao su silicon, độ dẫn nhiệt có thể được cải thiện theo nhiều bậc độ lớn.

Tuy nhiên, bề mặt của BN thiếu các nhóm chức hoạt động và tính chất hóa học quá ổn định khiến hạt nano BN khó bị ướt và tương thích với chất nền polymer, có độ phân tán kém và rất dễ kết tụ. Điều này sẽ ảnh hưởng đến việc thiết lập hiệu quả các con đường dẫn phonon.

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi lượng BN thêm vào vượt quá 180 phần, độ nhớt tăng mạnh và tính chất cơ học giảm đáng kể. Nếu bạn tham khảo sơ đồ xử lý bề mặt cho alumina, bạn sẽ thấy rằng việc xử lý biến đổi BN thiếu một phương pháp xanh, đơn giản và hiệu quả.

Tuy nhiên, hầu hết các sản phẩm đệm dẫn nhiệt theo định hướng thị trường hiện nay đều tập trung vào hệ thống độn alumina Al2O3 và vẫn còn rất ít sản phẩm gioăng dẫn nhiệt sử dụng nitrua kim loại.

-------------------------------------------------- -------------- In lại từ Zhihu-Bondme(知 乎-胶我选Bondme).