Termal keçiriciliyi, elektronikanın inşasına qədər olan çoxsaylı tətbiqlərdə kritik bir əmlakdır. Hansı materialların termal keçirici olduğunu və niyə bu sahələrdə performans və səmərəliliyi optimallaşdırmaq üçün vacibdir.

Termal keçiriciliyə giriş

Əslində, istilik keçiriciliyi bir materialın istilik keçirməsi qabiliyyətidir. Bu əmlak əsasən material daxilində atomların quruluşu və bağlanması ilə bağlıdır. Məsələn, metal, enerji köçürməsini asanlaşdıran pulsuz elektronlar səbəbiylə yüksək istilik keçiriciliyi sərgiləyir. Mis, alüminium və gümüş kimi materiallar çox vaxt səmərəli istilik dağılmasının zəruri olduğu tətbiqlərdə istifadə olunur. Onların yüksək istilik keçiriciliyi onları istilik lavabolarında, istilik dəyişdiricilərində və müxtəlif elektron komponentlərdə istifadə üçün ideal hala gətirir.

Metallar: istilik keçiriciliyinin meyarı

Metallar, mükəmməl istilik keçiriciliyi üçün ümumiyyətlə tanınır. Bunların arasında mis və alüminium, onların dəyəri səbəbindən tez-tez istehsal olunur. Mis, daha bahalı olsa da, üstün keçiricilik təklif edir və adətən optimal istilik köçürməsinin vacib olduğu yerlərdə istifadə olunur. Alüminium, mis kimi keçirildiyi halda, bir çox sənaye tətbiqində populyarlaşdıran daha yüngül və daha əlverişli bir seçim təmin edir. Bu metallar tez-tez istilik idarəetmə sistemlərini inkişaf etdirmək üçün bu materiallardan istifadə etmək üçün ixtisaslaşmış bir istilik keçirici material istehsalçısı tərəfindən hazırlanmış məhsullarda olur.

Qeyri-metal keçirici materiallar

Metallar yaxşı olsa da, keçirici xüsusiyyətləri ilə tanınan, müəyyən olmayan metal materiallar da əhəmiyyətli istilik keçiriciliyi nümayiş etdirir. Qrafit və almaz bu kateqoriyada fərqlənir. Qrafit, laylı quruluşa görə, kristallarının təyyarələri boyunca istilik köçürməsini asanlaşdırır. Bu əmlak termal interfeys materialları və batareya texnologiyaları kimi tətbiqlərdə faydalı edir. Təbii olaraq meydana gələn materiallar arasında ən yüksək tanınmış istilik keçiriciliyinə sahib brilyant, yüksək qiymətləndirmə istilik yayıcıları istifadə olunur. Onun istifadəsi dəyəri ilə məhdudlaşsa da, sintetik brilyantlar xüsusi yüksək qiymətləndirmə üçün getdikcə asanlaşır.

Keramika və kompozitlər

Son illərdə keramika və kompozit materiallar istilik xüsusiyyətləri üçün diqqət yetiriblər. Alüminium nitridi və silikon karbid kimi inkişaf etmiş keramika, əla elektrik izolyasiyası ilə birlikdə orta istilik keçiriciliyini təmin edir. Bu birləşmə xüsusilə elektron substratlarda və qablaşdırmada qiymətlidir. Bundan əlavə, polimerlər və ya digər matrislər olan keçirici doldurucuları, xüsusi istilik xüsusiyyətlərinə imkan verən kompozit materiallar. Bu kompozitlər xüsusi tələblərə cavab vermək üçün mühəndis, bununla da termal keçirici tətbiqlərin həcmini genişləndirir.

İnkişaf etməkdə olan materiallar və yeniliklər

İnnovasiya yeni istilik keçirici materialların inkişafını idarə etməyə davam edir. Karbon nanotubları və qrafen kimi karbonun tədqiqatxanasının tədqiqatı, termal idarəetmə üfüqlərinin genişləndirilməsidir. Bu materiallar yüngül və çevik xüsusiyyətləri olan müstəsna istilik keçiriciliyi üçün potensial təklif edir. Tədqiqat irəlilədikcə, bu ortaya çıxan materialların gələcək texnologiyalarda mühüm rol oynayacağı gözlənilir.

Rəy

Materialların istilik keçiriciliyini başa düşmək, effektiv dizayn və müxtəlif sahələrdə tətbiq üçün çox vacibdir. Metalların yüksək keçiriciliyindən yaranan materialların innovativ potensialına qədər hər növ unikal üstünlüklər təklif edir. İstilik keçirici bir material istehsalçısı bu inkişaflardan xəbərdar olmaq üçün bu inkişaflardan xəbərdar olmalıdır - istilik idarəetmə problemlərinə uyğun kənar həllər. Bu, maddi elmdəki bu təkamül gələcək texnologiyaların səmərəliliyini və fəaliyyətini artırmaq vəd edir.

Materialşünaslıq aləmində bir materialın istilik keçirməsi qabiliyyəti istilik keçiriciliyi ilə ölçülür. Elektron istilik keçiriciliyi, effektiv istilik köçürməsinin tələb olunduğu tətbiqlərdə elekikasiya, avtomobil və aerokosmik sənayesində olduğu kimi tətbiq olunur. Bir neçə material, üstün istilik keçiriciliyi, bu kritik tətbiqlərə borc verərək.

● Metallar: istilik keçiriciliyi üçün meyar

Metallar, istilik köçürməsini asanlaşdıran pulsuz elektronların olması səbəbindən əla istilik keçiriciliyi üçün məşhurdur. Metallar, mis və alüminium arasında ən diqqətəlayiq istilik keçirici materiallar var. Mis, təxminən 400 w / m · k, istilik lavaboları və istilik mübadiləsi üçün üstünlük verilən bir seçim halına gətirən bir istilik keçiriciliyinə malikdir. Onun üstün keçiriciliyi onun çox yönəlçiliyinə əlavə edərək, özünə və korroziya müqaviməti ilə tamamlanır.

Alüminium təxminən 235 w / m · k istilik keçiriciliyi ilə yaxından izləyir. Misdən qısa düşsə də, alüminiumun daha aşağı sıxlığı və dəyəri onu çəkidə cəlbedici alternativ hala gətirir. Bundan əlavə, onun uydurma asanlığı, elektron cihazdakı avtomobil radiatorlarına qədər geniş ərizələrə imkan verir.

● Qeyri-rəsmi istilik keçirici materiallar

Yüksək istilik keçiriciliyinin ardınca metallarla məhdudlaşmır. Bəzi olmayan metal materiallar, həmçinin, xülbəli, karbonun doldurulmuş materialları olan diqqətəlayiq istilik keçirici xüsusiyyətləri də nümayiş etdirir. Diamond, karbon nanotubes və qrafen bu kateqoriyanın ön sıralarında olurlar.

Diamond, 2000 w / m · K-dən çox olan bir istilik keçiriciliyi olan təbii bir möcüzədir, onu məlum olan ən termal keçirici material Nadir və maya dəyəri geniş yayılmış istifadəsini məhdudlaşdırarkən, sintetik brilyantlar getdikcə yüksək səviyyədə işlənir, performans elektronikası və kəsmə - EDGE texnologiyası tətbiqləri.

Qrafen, onun ikisi ilə karbon atomlarının ölçülü quruluşu, 5000 w / m · k-dən üstün olan müstəsna istilik keçiriciliyi təklif edir. Bu istilik keçirici material, istilik idarəetmə tətbiqlərində potensialı ilə idarə olunan tədqiqatçıların diqqətini çəkdi. Graphene rahatlığı və gücü, məkan və istilik dissmasiyasının kritik narahatlıqlarının olduğu miniatürləşdirilmiş elektronikləşdirilmiş elektronikal elektronika üçün cazibədar bir seçim halına gətirir.

● Keramika: inkişaf edən bir sərhəd

Keramika materialları tarixi (ion və kovalent bağlanması səbəbindən zəif istilik keçiriciliyi ilə əlaqəli olmuşdur. Bununla birlikdə, material mühəndisliyindəki irəliləyişlər, istilik keçiriciliyini yaxşılaşdıran keramika kompozisiyalarının inkişafına səbəb oldu. Bor nitridi və alüminium nitridi diqqətəlayiq nümunələrdir.

Tez-tez "ağ qrafit" adlandırılan bor nitridi, altıbucaqlı formada istifadə edildikdə 400 w / m · k-yə çata biləcək bir istilik keçiriciliyi var. Onun istilik keçiriciliyinin və elektrik izolyasiyasının bənzərsiz birləşməsi, yüksək qiymətləndirmə istilik interfeysi materialları kimi tətbiqlərdə əvəzolunmaz hala gətirir.

Alüminium nitridi, elektronikada artan istifadəni görən başqa bir keramika istilik keçirici materialdır. Təxminən 180 w / m · K istilik keçiriciliyi ilə, elektrik izolyasiyası təmin edərkən səmərəli istilik yayılması kimi xidmət edir, mikroelektronikadakı substratlar üçün ideal hala gətirir.

● Nəticə: İstilik keçirici materialların gələcəyi

Yüksək istilik keçiriciliyi olan materiallar üçün axtarış vacib olduğu qədər dinamikdir. Texnologiya inkişafı və səmərəli istilik idarəetmə artımının artması kimi, yeni materialların və kompozitlərin kəşfiyyatı davam edir. Metallar Qiymətləndirmə olaraq qalsa da, qeyri-müəyyən materialların inkişafı və inkişaf etmiş keramika mənzərəni yenidən müəyyənləşdirir. Gələcək, şübhəsiz ki, indiyə qədər indiyə qədər idarə olunan daha innovativ istilik keçirici materialları görəcəkdir.

Termal keçiriciliyi, material elmində kritik bir əmlakdır, tez-tez xüsusi tətbiqlər üçün bir materialın uyğunluğunu diktə edir. Termal keçirici materialın texnologiyasi və müxtəlif sənaye tətbiqlərində irəliləyişlər üçün vacib olanı başa düşmək.

Termal keçiriciliyini başa düşmək

Termal keçiriciliyi bir materialın istilik qabiliyyətinin ölçüsüdür. Adətən meter başına vattlarda ifadə olunur - Kelvin (W / M · K). Yüksək istilik keçiriciliyi olan materiallar, elektronika, istilik dəyişdiriciləri və müxtəlif mühəndislik tətbiqləri kimi səmərəli istilik dissmasiyasını tələb edən sahələrdə çox vacibdir. Texnoloji tələblər artdıqca, əla istilik keçirici xüsusiyyətləri olan materiallar üçün tələb edir.

İstilik keçirici materialların zirvəsi

Bütün məlum materiallar arasında almaz ən termal keçirici kimi sıralanır. Təxminən 2000 w / m · k, almaz, metal, qeyri-metal və keramika kimi digər materialları əhəmiyyətli dərəcədə üstələyir. Bu əmlak, fononlara və ya istilik daşıyan büllur lattice quruluşuna görə, hissəciklər daşıyan, minimal müqavimətlə lattice vasitəsilə gəzintiyə çıxır. Bu görkəmli istilik keçiricisi qabiliyyəti, istilik idarəetmə mühiti olan hallarda almazı əvəzedilməz hala gətirir.

İstilik keçirici alternativləri müqayisə etmək

Diamond benchmark'ı təyin edərkən, digər materiallar da diqqətəlayiq istilik keçiriciliyi nümayiş etdirir. Graphene, iki qatda təşkil edilmiş bir karbon atomsının bir təbəqəsi - Ölçülü bal gücü, 5000 w / m · k ətrafında olan dəyərləri olan müstəsna istilik keçirici xüsusiyyətlərini nümayiş etdirir. Etkileyici performansına baxmayaraq, Graphene'nin tətbiqi böyüklərdə çətinliklər səbəbindən məhduddur - miqyaslı istehsal və mövcud texnologiyalara inteqrasiya.

Mis və alüminium kimi metallar, həmçinin istilik keçiriciləri, 385 w / m · k və 205 w / m · k, istilik keçiriciləri ilə istilik keçirmək bacarığı üçün də məşhurdur. Bu metallar, onların mövcudluğu, dəyəri - effektivliyi və digər mexaniki xüsusiyyətlərlə istilik keçiriciliyinin tarazlığı səbəbindən geniş istifadə olunur. Almazın istilik keçirici şücaətindən qısa düşsələr də, çox sayda istilik idarəetmə həllərinə ayrılmaz olaraq qalırlar.

Yüksək keçirici materialların tətbiqləri

Üstün istilik keçirici xüsusiyyətləri olan materialların tətbiqi çoxsaylı sənaye sahələrini əhatə edir. Elektronikada, cihazın uğursuzluğunu və performansını təmin etmək üçün istilik idarəetmə vacibdir. Təbii və ya sintetik, istərsə, istilik lavabolarında və yarımkeçirici substratlarda istifadə olunur. Onun əlamətdar istilik keçiriciliyi, elektron komponentlərin performansını və uzunömürlülüyünü artıraraq istiliyini səmərəli şəkildə yayır.

Graphene, hələ də əsasən tədqiqat və inkişaf mərhələsində olsa da, istilik idarəetmə və enerji cihazlarında gələcək tətbiqlər üçün vəd tutur. İstisna istilik keçirici xüsusiyyətləri növbəti (nəsil elektronikasında və kompozit materiallarda potensial istifadə üçün araşdırılır.

Çağırışlar və gələcək istiqamətlər

Yüksək keçirici materialların mövcudluğuna və faydalarına baxmayaraq, çətinliklər qalır. Almaz və qrafin istehsalının dəyəri və miqyası mühüm əngəllərdir. Bundan əlavə, bu materialları istilik keçirici xüsusiyyətlərinə güzəştə getmədən mövcud istehsal proseslərinə inteqrasiya etmək daha da texnoloji inkişaf tələb edir.

Gələcək tədqiqatlar bu maneələri aradan qaldırmaq, yeni materialları araşdırmaq və mövcud olanların istilik keçiriciliyini artırmaq üçün yönəldilmişdir. Diamond və ya qrafenin digər maddələrlə birləşdirildiyi kompozit materialların inkişafı, xüsusi tətbiqlər üçün xüsusi xüsusiyyətləri olan materiallar verə biləcək perspektivli bir prospektidir.

Sonda, brilyant hazırda ən termik keçirici material üçün başlığı, davam edən tədqiqat və innovasiyanın mümkün olanların sərhədlərini itələməyə davam edir. Daha böyük istilik keçirici imkanları olan materialları aşkar etmək və ya sintezləşdirmək üçün axtarış, material elmləri daxilində dinamik və həyəcanverici bir sahə olaraq qalır.

İstilik keçirici materiallara giriş

İstilikdən səmərəli davrana biləcək hansı materialları səmərəli şəkildə başa düşmək, müxtəlif sahələrdə, sənaye tətbiqlərindən gündəlik ev istifadəsinə qədər istifadə edir. İstilik keçirici materiallar istilik enerjisinin köçürülməsini təmin etmək üçün vacibdir. Bu materiallar istilik aparmaq qabiliyyətində əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənir, müəyyən bir tətbiq üçün düzgün birini seçmək vacibdir.

Əsas istilik keçirici materiallar

1. Metallar

Metallar yaxşı, əla istilik keçiriciliyi xüsusiyyətləri ilə məşhurdur. Bunların arasında mis və alüminium yüksək istilik keçiriciliyinə görə fərqlənir. Mis tez-tez istilik və səmərəli şəkildə istilik köçürdüyü üçün istilik dəyişdiricilərində, radiatorlarda və yemək qablarında istifadə olunur. Alüminium, misdən bir qədər az davamlı olsa da, aşağı sıxlıq və yaxşı istilik keçiriciliyinin birləşməsini təklif edir, istilik batması kimi tətbiqlər və elektrik ötürmə xətlərində bir material kimi məşhur bir seçim halına gətirir. Gümüş, maya dəyəri səbəbindən ümumiyyətlə istifadə edilmədiyi halda, əslində ən yaxşı istilik dirijorlarından biridir.

2. keramika

İstilik keçiriciliyi və digər xüsusiyyətlər arasında elektrik izolyasiyası kimi bir tarazlıq olduqda keramika tez-tez istifadə olunur. Alüminium nitridi və silikon karbid kimi materiallar elektronikanın elektronikasında elektrik müqavimətini qorumaq bacarığı üçün istifadə olunur. Bu materiallar inteqrasiya edilmiş sxemlərdə və elektron qablaşdırmada geniş tətbiqlər tapır.

3. Qrafit və karbon - əsaslı materiallar

Karbonun bir forması, xüsusən də planar istiqamətində əla istilik keçirici bir materialdır. Elektron tətbiqetmələrdə, elektronikanın yüksək səviyyədəki komponentlərə qədər termal rəhbərliyindən istifadə olunur. Qrafitdən əldə edilən inkişaf etmiş bir material, əlamətdar istilik keçiriciliyi nümayiş etdirir və gələcək texnologiyalarda istifadə üçün davam edən tədqiqat mövzusudur.

4. Termal interfeys materialları

İstilik dağılmasının vacib olduğu bir çox texnoloji tətbiqetmədə, istilik pastaları və yastiqciqlar kimi istilik pastaları və yastiqciqlar kimi istilik interfeysi materialları (TIMS), səthlər arasındakı istilik əlaqəsini artırmaq üçün istifadə olunur. Bu materiallar, adətən keçirici doldurucuların qarışığı və bir polimer matrisindən hazırlanmışdır, elektron elektronikada, CPU-dan LED-ə qədər istilik ötürülməsini təmin etmək üçün təsirli bir vasitədir.

Doğru istilik keçirici materialın seçilməsi

Müvafiq istilik keçirici materialın seçilməsi, istilik keçiriciliyi, elektrik keçiriciliyi, mexaniki xüsusiyyətlər, çəki və dəyəri də daxil olmaqla bir neçə amil nəzərə almağı tələb edir. Yüksək - Performans Tətbiqləri, Gümüş və ya Qrafen kimi materiallar üstün keçiriciliyi üçün seçilə bilər, xərcdə isə həssas layihələr, alüminium və ya qrafitə üstünlük verilə bilər. Bundan əlavə, korroziyaya və ya yüksək temperaturlara məruz qalmaq kimi ekoloji şərait, maddi seçimdə kritik rol oynayır.

Rəy

İstilik keçirici materiallar geniş bir sıra tətbiqetmələrdə səmərəli istilik ötürməsini asanlaşdırmaqda zəruridir. Mis və alüminium kimi metallar yayılmışdır, keramika və qrafin kimi qabaqcıl materiallar getdikcə daha da vacibdir. Xüsusi keçirici xüsusiyyətlərinə və ümumi maddi xüsusiyyətlərinə əsaslanan bu materialların diqqətlə seçimi, istilik sistemlərinin performansını və səmərəliliyini əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilər. Texnologiya irəlilədikcə, roman materiallarının inkişafı və istifadəsi, ehtimal ki, istilik dağılmazlıq problemlərinin idarə edilməsi üçün daha inkişaf etmiş həllər təklifi, genişlənməyə davam edəcəkdir.