Klasyfikacja materiałów – materiały o „ultrawysokiej przewodności cieplnej”.

Materiały o „ultra wysokiej przewodności cieplnej” wypierane przez 5G

Stacja bazowa 5G rzeczywiście znacznie się poprawiła w porównaniu z 4G pod względem mocy transmisji, przepustowości, liczby połączeń użytkowników itp. Jeśli jednak spojrzysz na test porównawczy zużycia energii przez stację bazową sprzętu 4G/5G, przekonasz się, że Zużycie energii przez pojedynczą stację stacji bazowej 5G jest około 2.5–3.8 razy większe niż w przypadku pojedynczej stacji 4G! Znawcy branży twierdzą, że znaczny wzrost zużycia energii przez jednostki AAU jest główną przyczyną wzrostu zużycia energii przez 5G. Chińska nazwa jednostki AAU to „aktywna jednostka antenowa”, która jest głównie odpowiedzialna za przekształcanie cyfrowych sygnałów pasma podstawowego na sygnały analogowe, a następnie modulowanie ich na sygnały o wysokiej częstotliwości radiowej, które są następnie wzmacniane do wystarczającej mocy przez PA (wzmacniacz mocy). ), a następnie emitowane przez antenę.

Ponadto tranzystory obwodów 5G stają się coraz mniejsze, co będzie prowadzić do zwiększonego prądu upływowego i zużycia energii upływowej. Prąd upływowy chipa zmienia się wraz z temperaturą. Gdy temperatura chipa wzrasta, statyczny pobór mocy wzrasta wykładniczo. Dlatego wprowadzenie zaawansowanej technologii rozpraszania ciepła, aby zapewnić, że stacja bazowa działa w rozsądnym zakresie temperatur, może znacznie zmniejszyć zużycie energii przez stację bazową.

Oznacza to, że sprzęt 5G będzie generował trzy razy więcej ciepła niż 4G, ale przestrzeń wewnętrzna zostanie zmniejszona do 30% w stosunku do sprzętu 4G! Innymi słowy, gęstość ciepła sprzętu 5G jest prawie 10 razy większa niż w przypadku sprzętu 4G!

Tak ogromny wzrost gęstości ciepła pokazuje, jak wyraźna jest sprzeczność pomiędzy rozwojem technologii 5G a odprowadzaniem ciepła. Nic dziwnego, że zapotrzebowanie na uszczelki o ultrawysokiej przewodności cieplnej eksplodowało!

Sądząc po obecnym stanie branży, do bardziej wiarygodnych kandydatów na wypełniacze termoprzewodzące należą następujące materiały:

Przewodność cieplna musi być znacznie wyższa niż w przypadku tlenku glinu, a jedynymi dwoma graczami, którzy mają dobre właściwości izolacyjne, są azotek glinu AlN i azotek boru BN.

Powierzchnia azotku glinu AlN jest niezwykle aktywna. Po wchłonięciu wilgoci łatwo ulega hydrolizie do Al(OH)3, który przerywa drogę fononów i poważnie wpływa na przewodzenie ciepła.

AlN+3H2O=Al(OH)3↓+NH3↑

Badania wykazały, że reakcja hydrolizy AlN może zachodzić nawet w niższych temperaturach i jest to czynnik hydrolizy działający w każdych warunkach pogodowych.

Mikrofotografia hydrolizy azotku glinu 40 nm TEM. Jednakże, jako materiał elektroniczny, aby zostać zakwalifikowanym, musi przejść test podwójnej wysokiej temperatury i wilgotności 85. Dlatego powierzchnia wypełniacza AlN jest poddawana obróbce w celu utworzenia gęstej warstwy tlenku w skali nano, co jest równoznaczne z owinięciem każdej cząstki AlN płaszczem przeciwdeszczowym. Teoretycznie problem wchłaniania wilgoci i hydrolizy można łatwo rozwiązać.

Azotek boru BN ma wysoką przewodność cieplną i bardzo dobre właściwości izolacyjne, dlatego nazywany jest „białym grafenem”. Jeśli do materiału bazowego z kauczuku silikonowego dodana zostanie duża ilość, przewodność cieplną można poprawić samodzielnie o kilka rzędów wielkości.

Jednakże na powierzchni BN brakuje aktywnych grup funkcyjnych, a jego właściwości chemiczne są zbyt stabilne, co utrudnia zwilżanie i kompatybilność nanocząstek BN z podłożami polimerowymi, ma słabą dyspersję i bardzo łatwo ulega aglomeracji. Wpłynie to na skuteczne ustanowienie ścieżek przewodzenia fononów.

Badania wykazały, że gdy ilość dodanego BN przekracza 180 części, lepkość gwałtownie wzrasta, a właściwości mechaniczne znacznie się zmniejszają. Jeśli odniesiesz się do schematu obróbki powierzchni tlenku glinu, odkryjesz, że obróbce modyfikacyjnej BN brakuje ekologicznej, prostej i skutecznej metody.

Jednakże większość obecnie zorientowanych na rynek produktów przewodzących ciepło koncentruje się w systemach wypełniaczy z tlenku glinu Al2O3, a nadal istnieje bardzo niewiele produktów z uszczelkami przewodzącymi ciepło wykorzystującymi azotki metali.

-------------------------------------------------- ---------Przedruk z Zhihu-Bondme(知 乎-Książka Bondme).