Quản trị nhiệt hiệu quả là điều quan trọng đối với các thiết bị điện tử có hiệu suất cao, và vật liệu tản nhiệt graphite (TIMs) đang ở vị trí hàng đầu trong công nghệ này. Từ việc tăng cường dẫn nhiệt đến việc cung cấp tính linh hoạt cơ học, một loại vật liệu TIM graphite phù hợp có thể tạo ra sự khác biệt to lớn. Hướng dẫn này khám phá về các loại vật liệu tản nhiệt graphite và cách những vật liệu sáng tạo này giữ cho thiết bị của bạn mát và hoạt động hiệu quả.
Vật liệu tản nhiệt Graphite là gì?
Graphite dẫn nhiệt được tạo ra từ quá trình nung nóng ở nhiệt độ cao, nung một lớp polymer đến nhiệt độ phân hủy của nó trong một không khí hút và cho phép nó carbonize và sau đó graphitize cho đến khi cuối cùng chỉ còn lại một vật liệu graphite có cấu trúc hướng cao.
Graphite được hình thành từ một cấu trúc có nhiều lớp với các liên kết cộng hóa học mạnh mẽ trong các lớp và các liên kết van der Vaals yếu kết nối các lớp với nhau.
Để tìm hiểu thêm thông tin kỹ thuật về Vật liệu tản nhiệt Graphite, bạn có thể tham khảo bài viết này: Vật liệu tản nhiệt Graphite là gì? Những ứng dụng trong sản xuất của vật liệu tản nhiệt Graphite
2 Loại Chính của Vật liệu tản nhiệt Graphite
Graphite có thể được tìm thấy trong tự nhiên và được sản xuất tổng hợp. Quá trình tổng hợp có thể được thực hiện thông qua quá trình carbon hóa của polymer hoặc pyrolysis của hydrocarbon. Bài viết này khám phá hai loại chính của graphite: graphite tự nhiên và graphite tổng hợp.
1. Graphite tự nhiên
Graphite tự nhiên có độ tinh thể khác nhau có thể được tìm thấy trong các loại đá mesomorphic trong tự nhiên và được chia thành graphite không tinh khiết, graphite vảy và graphite tinh thể cao. Graphite tự nhiên được sử dụng trong quản lý nhiệt chứa đến 98% graphite tinh thể và là một vật liệu mềm. Cấu trúc lớp tạo ra tính không đồng nhất của các tính chất vật lý. Điện dẫn điện, dẫn nhiệt và CTE khác nhau trong mặt phẳng qua độ dày. Để quản lý nhiệt, vật liệu này được sử dụng trong các tản nhiệt, bộ phân phối nhiệt và TIMs. Đặc điểm làm cho graphite tự nhiên hấp dẫn như một TIM là khả năng dẫn nhiệt cao kết hợp với khả năng thích ứng tốt với các bề mặt dưới áp lực trung bình. Graphite tự nhiên có thể được tạo thành thành các tờ mỏng có cấu trúc graphite có thứ tự hơn. Điều này có thể được thực hiện bằng cách đầu tiên chèn ion giữa các lớp được kết nối yếu trong graphite. Ion phân hủy và bay hơi khi vật liệu được nung, tạo ra áp lực nội tại cao giữa các lớp graphite. Do áp lực quá cao, các lớp được đẩy sang hai bên khi các ion thoát khỏi cấu trúc. Hạt graphite trung gian được mở rộng theo cách giống như một cái hòi, làm cho các hạt trông giống như giun. Vật liệu sau đó có thể được xử lý cơ học và tạo thành một tờ mỏng linh hoạt có thể được sử dụng như một TIM hoặc một bộ phân phối nhiệt. So với nhôm và đồng, graphite có một ưu điểm lớn với mật độ thấp của nó. Mật độ dao động từ 1.1-1.7 g/cm3 so với 8.89 g/cm3 của đồng và 2.7 g/cm3 của nhôm.
Một số lợi ích của TIMs graphite tự nhiên chúng ta có thể thấy
- Dễ dàng xử lý và cắt, yêu cầu ít sự chuẩn bị trước khi sử dụng
- Giá cả hợp lý hơn so với các lựa chọn tổng hợp nói chung
- Có thể được chế biến thành các tờ và bộ phim linh hoạt, có thể thích ứng tốt với các bề mặt không đều và cải thiện liên lạc nhiệt giữa các thành phần
Mặc dù có những ưu điểm nổi trội, graphite tự nhiên cũng tồn tại một số nhược điểm, bao gồm khả năng dẫn nhiệt thấp hơn và sự phù hợp hạn chế cho các ứng dụng có hiệu suất cao. Độ dẫn nhiệt của graphite tự nhiên dao động từ 140-500 W/(m∙K) trong mặt phẳng và 3-10 W/(m∙K) qua độ dày. Điều này có thể không đủ cho các ứng dụng có sản sinh nhiệt độ cao. Đối với các thiết bị điện tử đòi hỏi sự tản nhiệt ngoại vi xuất sắc hoặc các ứng dụng yêu cầu tản nhiệt ngoại vi đặc biệt, graphite tự nhiên có thể không mạnh mẽ đủ.
2. Graphite tổng hợp
Graphite tổng hợp được sản xuất thông qua một số phương pháp. Một phương pháp là quá trình graphit hoá của carbon không-graphit. Điều này bao gồm nung nóng carbon không-graphit ở nhiệt độ cao hơn 2500 K. Một phương pháp khác là quá trình kết tinh hóa hơi hoá học (CVD), trong đó hydrocarbon được sử dụng để trấu vài carbon graphite lên một chất cơ bản ở nhiệt độ cao. Graphite tổng hợp cũng có thể được thu được bằng cách phân hủy các carbide không ổn định nhiệt độ hoặc bằng cách kết tinh từ kim loại chứa nhiều carbon. Graphite tổng hợp được thiết kế để cung cấp hiệu suất vượt trội so với graphite tự nhiên, đặc biệt là trong các ứng dụng đòi hỏi tính nhất quán và sự tinh khiết cao.
Khác với graphite tự nhiên, graphite tổng hợp không đơn giản là được chiết xuất từ lòng đất. Nó được chế tạo một cách kỹ lưỡng thông qua các quy trình khác nhau, bao gồm loại bỏ oxi, xử lý nhiệt ở nhiệt độ cao, tạo hình và hoàn thiện. Một số lợi ích của TIMs graphite tổng hợp:
- Dẫn nhiệt cao hơn
- Mức độ tinh khiết cao hơn, có thể chứa tạp chất có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của nó
- Có thể được tùy chỉnh để đáp ứng các yêu cầu ứng dụng cụ thể vì quy trình sản xuất của graphite tổng hợp cho phép kiểm soát cấu trúc của vật liệu một cách nghiêm ngặt.
Mặc dù graphite tổng hợp mang lại những ưu điểm đáng kể so với graphite tự nhiên cho vật liệu giao diện nhiệt (TIMs), nó cũng đi kèm với một số nhược điểm cần xem xét. So với graphite tự nhiên, graphite tổng hợp thường tốn kém hơn để sản xuất. Quy trình sản xuất cũng phức tạp hơn so với khai thác graphite tự nhiên có thể dẫn đến những thách thức tiềm ẩn về quy mô và tính nhất quán của sản xuất. Ngoài ra, quá trình sản xuất có ảnh hưởng môi trường lớn hơn do tiêu thụ năng lượng cao và các hoạt động công nghiệp liên quan.
Kết luận
Cả graphite tự nhiên và graphite tổng hợp đều có những tính chất đặc biệt khiến chúng phù hợp cho các ứng dụng công nghiệp khác nhau. Graphite tự nhiên cung cấp tính chi phí hiệu quả và sự phong phú tự nhiên, trong khi graphite tổng hợp cung cấp tính tinh khiết cao, sự nhất quán và các tính chất tùy chỉnh cho các nhu cầu hiệu suất cao. Hiểu biết về ưu và nhược điểm của mỗi loại có thể giúp trong việc lựa chọn graphite phù hợp cho các ứng dụng cụ thể, và cân nhắc giữa hiệu suất, chi phí và yếu tố môi trường.
Với một loạt các nền tảng hiểu biết sản phẩm toàn diện, Prostech cung cấp sự linh hoạt ứng dụng tốt nhất cho các giải pháp graphite dẫn nhiệt như:
|
|
|
|
|
Prostech đảm bảo hiệu suất tối ưu và độ tin cậy trong các giải pháp vật liệu quan trọng này thông qua công nghệ tiên tiến và sự chú ý tỉ mỉ đến chi tiết. Với tập trung vào việc cải thiện hiệu suất và chất lượng cuộc sống, các giải pháp graphite dẫn nhiệt của Prostech sẽ mang lại cho bạn những trải nghiệm tuyệt vời khi sử dụng sản phẩm và giải pháp sản xuất.
—————————————–
Để biết thêm các thông tin chi tiết về sản phẩm, giải pháp hãy liên hệ Prostech để nhận được sự tư vấn từ các chuyên gia keo