Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Prof.Huang XingyiκαιΔρ Σι ΚουνμίνγκαπόΠανεπιστήμιο Σαγκάης Jiao Tongέχει αναπτύξει απολυστρωματική θερμικά αγώγιμη και ηλεκτρικά μονωτική ταινία (MTCEIT). Αυτή η καινοτομία επιτρέπει τη μείωση της θερμοκρασίας της CPU έως και9 μοίρες, προσφέροντας μια νέα λύση για την απαγωγή θερμότητας σε συμπαγείς ηλεκτρονικές συσκευές.
Τα σάντουιτς δομής MTCEITχαρτί γραφενίου(πυρήνας υψηλής θερμικής αγωγιμότητας) μεταξύBNNS-γεμισμένες συγκολλητικές στρώσεις PBCOEA, σε συνδυασμό με ασύνθετη επένδυση από καουτσούκ σιλικόνης (SR).γεμάτο μεεξαγωνικό νιτρίδιο βορίου (h-BN)νιφάδες. Σε πάχος περίπου300 μm, η ταινία επιτυγχάνει ένασε-επίπεδη θερμική αγωγιμότητα 121,22 W/m·K, a αντίσταση όγκου 5,07×1011 Ω·cm, και αΧαρακτηριστική αντοχή σε διάσπαση Weibull 36,9 kV/mm.
Σε πραγματικές-δοκιμές, το MTCEIT μείωσε τοΘερμοκρασία CPU λεπτών φορητών υπολογιστών κατά 9 βαθμούςκαι σταθεροποιήθηκεδιακύμανση του ρυθμού καρέ βίντεο σε λιγότερο από ή ίσο με 0,1 fpsσε εξαιρετικά λεπτά smartphone χωρίς ενεργή ψύξη.
Η μελέτη, με τίτλο"Χαρτί γραφενίου-Θερμοαγώγιμες ταινίες πολλαπλών στρωμάτων με εξαιρετική ηλεκτρική μόνωση για απαγωγή υψηλής ροής θερμότητας."δημοσιεύτηκε στοΠροηγμένα Λειτουργικά Υλικά (AFM).
Εικόνα 1. Σχεδιασμός του MTCEIT.
(α) Σχηματική απεικόνιση ενός συστήματος απαγωγής θερμότητας σε συμπαγείς ηλεκτρονικές συσκευές που ενσωματώνουν το MTCEIT.
(β) Κατανομή επιφανειακής θερμοκρασίας ταινιών με διαφορετικές δομές υπό συνθήκες σταθερής-κατάστασης σε προσομοιώσεις πεπερασμένων στοιχείων.
(γ–ε) Μέγιστη θερμοκρασία ισορροπίας της πηγής θερμότητας στις προσομοιώσεις πεπερασμένων στοιχείων ως συνάρτηση (γ) του λόγου πάχους κάθε στρώσης, (δ) του επιπέδου (κ//) και του επιπέδου (κ⊥) θερμικής αγωγιμότητας των συγκολλητικών στρωμάτων και (ε) της θερμικής αντίστασης μεταξύ του συγκολλητικού στρώματος εξαιρετικά υψηλό-κ// στρώμα καθώς και μεταξύ του συγκολλητικού στρώματος και του στρώματος υποστήριξης .
Εικόνα 2. Δομή και μηχανικές ιδιότητες του MTCEIT.
(α) Οπτικές εικόνες του MTCEIT και εμπορικού χαρτιού γραφενίου.
(β) Εικόνες διατομής και (γ) συμπαγείς ενδιάμεσες επαφές SEM του MTCEIT.
(δ) Φάσμα EDS και (ε) μοτίβο XRD του MTCEIT.
(στ) Κάμψη και (ζ) Καταστάσεις διαμόρφωσης του MTCEIT.
(η) Καμπύλη εφελκυσμού τάσης-παραμόρφωσης του MTCEIT.
Εικόνα 3. Θερμική αγωγιμότητα και ηλεκτρική μόνωση των MTCEIT.
Εικόνα 4. Απαγωγή θερμότητας ενός λεπτού φορητού υπολογιστή.
(α) Οπτική εικόνα της μητρικής πλακέτας φορητού υπολογιστή. Το μέγεθος του MTCEIT είναι 130 mm × 60 mm.
(β) Σχηματική απεικόνιση του απλοποιημένου συστήματος απαγωγής θερμότητας CPU.
(γ) Υπέρυθρες θερμικές εικόνες του φορητού υπολογιστή.
(δ) Διακύμανση θερμοκρασίας και (ε) θερμοκρασία CPU στα 1200 s. Το ένθετο στο (d) δείχνει την οπτική εικόνα του δοκιμασμένου φορητού υπολογιστή.
Όλες οι δοκιμές πραγματοποιήθηκαν υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας. Η θερμοκρασία μετρήθηκε από τον ενσωματωμένο-αισθητήρα CPU και παρακολουθήθηκε χρησιμοποιώντας το λογισμικό AIDA64 Extreme.
Εικόνα 5. Απαγωγή θερμότητας ενός εξαιρετικά λεπτού smartphone χωρίς ενεργή ψύξη.
