Termilise liidese materjalide uurimistöö edenemine
Soojusliidese materjalid koosnevad peamiselt soojust juhtivatest täiteainetest ja polümeeridest. Soojust juhtiva täiteaine lisamine parandab polümeeri soojusjuhtivust, säilitades samal ajal polümeeri' hea paindlikkuse, madala hinna ning lihtsa töötlemise ja vormimise eelised. Soojusliidese materjali soojusjuhtivus sõltub täiteaine fraktsioonist. Kui täiteaine fraktsioon on ebapiisav, ei saa hajutatud üksikud osakesed kokku puutuda külgnevate osakestega (joonis 5(a)) ja soojust juhtivat osakeste võrgustikku ei saa moodustada. Kui täiteaine fraktsioon jõuab teatud tasemeni (perkolatsioonilävi), hakkab moodustuma pidev soojusvõrk (joonis 5(b)), nii et polümeerkomposiidi soojusjuhtivus suureneb eksponentsiaalselt.
Siiski on endiselt suur väljakutse, kuidas valmistada ette soojusjuhtivus üle 20 W/mK ja liidese soojustakistuse väärtus alla 0,01 Kcm2/W. Vastuseks sellele raskusele rahastati riikliku võtmetähtsusega R&D programmi strateegiliste täiustatud elektrooniliste materjalide võtme eriprojekti, mida juhivad teadur Sun Rong, Shenzheni kõrgtehnoloogia instituut, Hiina teaduste akadeemia ja Shanghai Jiaotong. Ülikool, Kagu ülikool, Tongji ülikool ja Suzhou Nano, Hiina Teaduste Akadeemia Tehnoloogia ja nanobioonika instituut, Ningbo materjaliinstituut, Hiina Teaduste Akadeemia ja Shanghai ülikool on läbi viinud suure jõudlusega termilise liidese materjalide molekulaarse disaini, Liidese soojustakistuse mikro-nano-skaala mõõtmine ning liidese akustilise-elektroonilise sidestusmehhanismi arvutamine ja simuleerimine, et töötada välja suure jõudlusega termilise liidese materjal. Selle põhjal kantakse ettevalmistatud termilise liidese materjal suure võimsustihedusega elektroonikaseadmetele ja kontrollitakse selle tüüpilist kasutamist suure võimsustihedusega elektroonikaseadmetes.
Samuti on keraamikal kõrge soojusjuhtivus ja suurepärane elektriisolatsioon, mis sobib eriti hästi elektriisolatsiooni vajavatesse kohtadesse. Teatatud keraamiliste täiteainete hulgas on boornitriidil (BN) väga kõrge soojusjuhtivus ja sellest on saamas soojusjuhtimise rakendustes kõige atraktiivsem uurimisobjekt. 2017. aastal tegid Zhang jt. valmistas h-BN membraani õigeaegselt vaakumfiltrimisega ja infiltreeris vees lahustuva polümeeri polüvinüülalkoholi h-BN-i, moodustades h-BN / polüvinüülalkoholi komposiitmaterjali. Valmistamisprotsess on näidatud joonisel 6(a). Kui h-BN sisaldus on 27 mahu%, võib maksimaalne tasapinnaline ja -väline soojusjuhtivus ulatuda vastavalt 8,44 W/m·K ja 1,63 W/m·K (joonis 6(b)). Lisaks Yu et al. valmistatud h-BN/termoplastilised polüuretaankomposiidid, kasutades vaakumkuumpressimist. Kui h-BN sisaldus on 95 massiprotsenti, on komposiitmaterjali tasapinnaline soojusjuhtivus kuni 50, 3 W / m · K, mis on kooskõlas Fu et al.
Metallidel on kõrge sisemine soojusjuhtivus tänu elektronide kasutamisele soojuskandjatena ja neist on saanud tavaliselt kasutatav soojusjuhtiv täiteaine termilise liidese materjalide jaoks. Näiteks Xu et al. kasutas elektrosadestamise meetodit kõrgelt orienteeritud Ag soojust juhtiva võrgu valmistamiseks. Tema valmistatud soojusliidese materjali soojusjuhtivus on 30,3 W/m·K, mis on palju suurem kui juhusliku dispersiooni meetodil valmistatud polümeerkomposiidil (1,4 W /m·K). Wang et al. leidis, et sama täiteainesisalduse (0,9 massiprotsenti) korral on vask-nanojuhtmetel suurem võime polümeeride soojusjuhtivust parandada kui hõbedastel nanojuhtmetel. Lisaks on väga oluline, kuidas vähendada liidese soojustakistust metalli ja polümeeri vahel. Orgaaniliste molekulide või anorgaaniliste täiteainete modifitseerimise parandamine metalli pinnal võib suurendada metalli ja polümeeri vahelist vastasmõju ning seejärel vähendada metalli ja polümeeri vahelist liidest. Soojustakistus, parandage polümeerkomposiitide soojusjuhtivust. Lisaks Jeong et al. tutvustas hiljuti PDMS-maatriksis vedela metalli täiteaine kontseptsiooni, et luua kõrge soojusjuhtivuse, elastsuse ja venitatavusega termoelastne keha. On veel üks oluline metallipõhiste termilise liidese materjalide uurimissuund – pidevad metallipõhised termilise liidese materjalid. Näiteks Sn-Ag-Cu-põhiseid sulameid või Sn-Bi saab kasutada standardsete pliivabade jootena elektroonilistes pakendites ja neid kasutatakse sageli termilise liidese materjalidena. Selle eelised on kõrge soojusjuhtivus, madal liidese soojustakistus, kõrge töökindlus ja madal hind. Vedel metall on termilise liidese materjal, mis on viimastel aastatel palju tähelepanu äratanud. Selle põhikomponent on metalliline gallium (Ga) ja selle sulamid. Selle eeliseks on madal sulamistemperatuur, hea märguvus laastudega ja madal liidese soojustakistus. Vedelmetallipõhiste termilise liidese materjalide suurim probleem ja väljakutse on aga selle ülevoolamise vältimine.
