Đã gần hai năm kể từ khi 5G đi vào giai đoạn thương mại và ngành công nghiệp này đã bắt đầu hình thành. Vào tháng 5 năm nay, dữ liệu từ Bộ Công nghiệp và Công nghệ Thông tin cho thấy nước tôi đã xây dựng mạng 961,000G độc lập lớn nhất thế giới, mở 5 trạm gốc 5G và số lượng kết nối đầu cuối 365G đạt 1,600 triệu. Gần 5 dự án “XNUMXG + Internet công nghiệp” đang hoạt động.

Kỷ nguyên 5G đã đạt được đường truyền tần số cao và tốc độ cao, nhưng nó cũng sẽ mang lại những thách thức về tiêu thụ điện năng và sinh nhiệt lớn hơn cho các cơ sở và thiết bị đầu cuối. Ví dụ, điện thoại di động 5G được nâng cấp theo hướng hiệu suất cao hơn, chất lượng màn hình cao hơn, tích hợp cao hơn, nhẹ hơn và mỏng hơn, và khả năng tỏa nhiệt toàn diện của chúng đã tăng lên đáng kể so với điện thoại di động 4G. Về trạm gốc, mức tiêu thụ điện của các trạm gốc 5G đã đạt đến một trạm duy nhất. 2 ~ 3 lần của một trạm gốc 4G.

Làm thế nào để giải quyết vấn đề tản nhiệt của các sản phẩm điện tử?

Các thí nghiệm đã chứng minh rằng độ tin cậy của linh kiện điện tử giảm 10% mỗi khi nhiệt độ của linh kiện điện tử tăng thêm 2 ° C. Sự tích tụ nhiệt do quá trình làm việc của các sản phẩm điện tử sẽ khiến các sản phẩm điện tử bị nóng, bị đơ, bị rơi hoặc thậm chí là cháy nổ. Quản lý nhiệt của các sản phẩm điện tử đã trở thành chìa khóa cần giải quyết cấp bách của ngành.

Tuy nhiên, giải pháp làm mát đơn truyền thống không còn đáp ứng được yêu cầu làm mát đa dạng của các sản phẩm hiệu suất cao. Lấy điện thoại di động 5G làm ví dụ, ngành công nghiệp cho rằng yêu cầu tản nhiệt của điện thoại di động 5G không phải là nâng cấp tản nhiệt thông thường mà cần đạt được sự cải tiến toàn diện thông qua vật liệu tản nhiệt mới và thiết kế tản nhiệt ba chiều.

Vậy ngành quản lý nhiệt cần tiếp tục đổi mới và phát triển như thế nào? Các phương án thiết kế và vật liệu quản lý nhiệt hot nhất tại thời điểm này là gì?

1. Thảo luận về phương pháp tản nhiệt kết hợp đa vật liệu và ba chiều của các sản phẩm điện tử

Nhiệt độ của nguồn nhiệt bằng tích của nhiệt độ môi trường cộng với công suất phát nhiệt và điện trở truyền nhiệt. Chen Jiliang cho biết, yêu cầu hiện tại về nhiệt độ của các linh kiện điện tử không thay đổi nhưng lượng nhiệt tỏa ra đã tăng lên đáng kể. Nhu cầu trực quan là giảm sức cản truyền nhiệt.

Các phương tiện để giảm điện trở nhiệt bao gồm tăng độ dẫn nhiệt, tăng độ phát xạ, giảm khoảng cách truyền nhiệt, tăng diện tích và tăng tốc độ dòng chảy. Nhưng thực tế phũ phàng. Lấy chip làm ví dụ, điện năng tiêu thụ ngày càng cao nhưng diện tích và sản lượng không tăng theo năm.

“Một phương pháp duy nhất không còn có thể đáp ứng nhu cầu dẫn nhiệt.” Ông cho biết, về phương tiện vật liệu, ngành đang theo đuổi những vật liệu có tính dẫn nhiệt cao hơn và độ phát xạ bề mặt cao hơn, nhưng tiến bộ của công nghệ vật liệu không thể theo kịp tốc độ gia tăng sinh nhiệt; Một mặt, ngành công nghiệp theo đuổi diện tích lớn hơn và không gian lớn hơn để tản nhiệt, nhưng điều này lại đi ngược lại với tính đa chức năng và tính nhỏ gọn của sản phẩm; Về phương pháp tăng cường, ngành công nghiệp theo đuổi công nghệ làm mát bằng không khí cưỡng bức, làm mát bằng chất lỏng gián tiếp, làm mát bằng chất lỏng ngâm, v.v. Nhưng theo cách này, nó làm tăng chi phí, tiếng ồn, độ rung và các vấn đề khác.

2. Những phản ánh và đột phá trong ý tưởng thiết kế của vật liệu giao diện nhiệt trong thời kỳ hậu Moore

“Việc thiết kế các vật liệu giao diện nhiệt là một hệ thống kỹ thuật phức tạp, không chỉ để cải thiện độ dẫn nhiệt.” Li Zhaoqiang nói.

Lấy con chip làm ví dụ. Con chip này đang phát triển theo hướng tích hợp và công suất cao, và hiệu ứng hồ chắn mang lại nhiều nguy cơ tiềm ẩn và các vấn đề về tản nhiệt. Dẫn nhiệt truyền thống áp dụng công thức thiết kế “nhựa + bột”, nhưng độ dẫn nhiệt của nhựa thấp, dưới 0.5W / mK. Ngoài ra, dung dịch có một đường dẫn nhiệt duy nhất, có khuyết tật hở mạch, và thể tích điền đầy vật liệu đã tăng lên thành nút cổ chai. “Việc sử dụng các vật liệu dẫn nhiệt cao làm pha liên tục và cấu tạo được định hướng thông qua các đường dẫn nhiệt có thể bổ sung thêm các đường quản lý nhiệt.”

Đột phá các ý tưởng thiết kế hiện có, Li Zhaoqiang đề xuất một kế hoạch tổng thể ở cấp độ hệ thống và chip, chẳng hạn như kim loại lỏng, vật liệu sợi carbon định hướng, vật liệu thay đổi pha, v.v. “Sử dụng cùng vật liệu và thiết kế đột phá cũng có thể đạt được kết quả đột phá.”

3. Công nghiệp hóa và ứng dụng màng nhiệt graphene

“Quy trình xử lý màng nhiệt graphene của chúng tôi bao gồm chuẩn bị, phân hủy, phủ, cắt, tiền xử lý, carbon hóa, graphene, calendering, quay phim, cắt khuôn và đóng gói bánh lọc graphite oxide.” Wang Hongchun nói.

Trong quá trình điều chế bánh lọc graphit oxit, các mảnh graphit được oxy hóa trong axit đậm đặc có chứa chất oxy hóa mạnh, sau đó trải qua các quá trình như ngâm chua, rửa nước và lọc để thu được bánh lọc oxit graphit. Trong liên kết sơ bộ phân tán, bánh lọc oxit graphit được trộn với nước theo tỷ lệ nhất định, sau đó được phân tán sơ bộ bằng máy trộn để thu được hỗn hợp bùn graphene oxit được tẩy tế bào chết hoàn toàn.

Ông nói rằng màng tản nhiệt graphene tốt hơn tấm graphit nhân tạo, “Tính dẫn nhiệt và độ đồng đều nhiệt độ của màng tản nhiệt graphene tốt hơn so với cùng độ dày của graphit nhân tạo, đồng thời tính chất cơ học của màng tản nhiệt graphene cũng mạnh hơn . ”

4. Quản lý nhiệt năng lượng pin lithium-ion hoặc hệ thống lưu trữ năng lượng

Trong lĩnh vực pin lithium, các biện pháp khuyến khích an toàn pin sẽ kích hoạt pin sinh nhiệt. Khi tốc độ sinh nhiệt lớn hơn tốc độ tỏa nhiệt, nhiệt độ của pin sẽ tăng lên và gây ra phản ứng dây chuyền của các vật liệu trong pin, dẫn đến hiện tượng thoát nhiệt.

Jiang Fangming cho rằng yếu tố thân pin và yếu tố môi trường hoạt động là những yếu tố tiến hóa lâu dài, và cũng là nguyên nhân của một số kích thích bên ngoài. Việc phân tích, phát hiện và đánh giá các quy luật tiến hóa của chúng được mong đợi để đạt được cảnh báo sớm về trạng thái an toàn của hệ thống.

Ngoài ra, trong quá trình thay đổi dần ranh giới an toàn của ắc quy, cần thường xuyên cập nhật ngưỡng kiểm soát và nghiên cứu diễn biến của trạng thái an toàn bên trong.

5. Vật liệu nano: Kết hợp lại với nhau để trở nên “ngầu” hơn và giúp các sản phẩm điện tử không bị quá nhiệt

Một nhóm các nhà vật lý tại Đại học Colorado tại Boulder đã giải quyết được một hiện tượng trong lĩnh vực nano khiến họ khó hiểu: tại sao một số nguồn nhiệt siêu nhỏ lại tập hợp lại với nhau để chúng nguội nhanh hơn. Khám phá này sẽ được công bố trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, trong tương lai có thể giúp các thiết bị điện tử trong ngành công nghệ giảm nhiệt và tăng tốc độ hoạt động.

Nghiên cứu này bắt đầu với một hiện tượng không thể giải thích được. Vào năm 2015, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm với các dải kim loại mỏng hơn tóc nhiều lần trên nền silicon. Khi họ đốt nóng các dải kim loại này bằng tia laser, một số thay đổi kỳ lạ đã xảy ra.

Hành vi của họ rất bất thường. Các nguồn nhiệt kích thước nano này thường có hiệu suất tản nhiệt rất thấp, nhưng nếu quấn chặt vào nhau sẽ hạ nhiệt nhanh hơn.

Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các mô phỏng dựa trên máy tính để theo dõi nhiệt tỏa ra từ các dải có kích thước nanomet. Người ta nhận thấy rằng khi các nguồn nhiệt được kết hợp với nhau, các dao động năng lượng do các nguồn nhiệt tạo ra sẽ phản xạ trở lại nhau, phân tán nhiệt và làm nguội các dải.

Kết quả của nghiên cứu đặt nền móng cho việc thiết kế các thiết bị siêu nhỏ thế hệ tiếp theo, chẳng hạn như bộ vi xử lý hoặc chip máy tính lượng tử. Các nhà nghiên cứu tin rằng một ngày nào đó các kỹ sư có thể sử dụng hành vi bất thường này để nắm bắt tốt hơn dòng nhiệt trong các thiết bị điện tử nhỏ.

6. Phủ vật liệu tản nhiệt qua “mồ hôi”

Các sản phẩm điện tử thường sử dụng quạt để làm mát, tuy nhiên phương pháp này gây ồn, tiêu tốn nhiều năng lượng và không phù hợp với các sản phẩm điện tử nhỏ như điện thoại di động. Một nhóm các nhà khoa học Trung Quốc mới đây đã phát triển một lớp phủ tản nhiệt cho các sản phẩm điện tử có thể tản nhiệt như mồ hôi.

Vật liệu khung hữu cơ kim loại là một loại vật liệu xốp mới rất phổ biến trong những năm gần đây, nó có giá trị ứng dụng lớn trong xúc tác, tích trữ và phân tách năng lượng. Nhóm của Giáo sư Wang Ruzhu từ Trường Cơ khí và Điện của Đại học Giao thông Thượng Hải đã công bố một nghiên cứu trên Tạp chí Joule của Mỹ vào ngày 22, nói rằng họ đã lấy cảm hứng từ cơ chế tiết mồ hôi của động vật có vú và tìm thấy một vật liệu khung hữu cơ kim loại. được gọi là MIL-101 (Cr). Vật liệu này có thể lưu trữ một lượng lớn nước và giải phóng hơi nước khi đun nóng để lấy đi nhiệt.

Trong một thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã phủ ba tấm nhôm 16 cm vuông với độ dày 198 micron, 313 micron và 516 micron, và nung nóng chúng. Kết quả cho thấy tấm nhôm không tráng phủ được nung nóng đến 60 độ C trong 5.2 phút, tấm nhôm phủ mỏng nhất được nung đến nhiệt độ tương tự trong 11.7 phút và tấm nhôm phủ dày nhất mất 19.35 phút.

Nhóm nghiên cứu cũng đã thử nghiệm một thiết bị máy tính siêu nhỏ. So với tản nhiệt MIL-101 (Cr) không tráng phủ, tản nhiệt phủ vật liệu này làm giảm nhiệt độ chip của thiết bị 7 phút sau khi thiết bị tính toán làm việc dưới tải cao trong 15 phút. Độ C.

Các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng vật liệu được sử dụng trong thí nghiệm chỉ chưa đầy 0.3 gam, nhưng thách thức lớn nhất để hiện thực hóa các ứng dụng công nghiệp vẫn là vấn đề chi phí. Các nhà nghiên cứu kêu gọi tăng cường nghiên cứu liên quan và giảm chi phí của vật liệu khung hữu cơ kim loại.

Liên kết đến bài viết này : Làm thế nào để giải quyết vấn đề tản nhiệt của các sản phẩm điện tử?

Tuyên bố Tái bản: Nếu không có hướng dẫn đặc biệt, tất cả các bài viết trên trang web này là bản gốc. Vui lòng ghi rõ nguồn để tái bản: https: //www.cncmachiningptj.com/,thanks!


Làm thế nào để giải quyết vấn đề tản nhiệt của các sản phẩm điện tử?PTJ® cung cấp đầy đủ các Độ chính xác tùy chỉnh máy gia công cnc trung quốc Chứng nhận ISO 9001: 2015 & AS-9100. Độ chính xác nhanh 3, 4 và 5 trục Cơ khí CNC dịch vụ bao gồm xay xát, tấm kim loại theo thông số kỹ thuật của khách hàng, Có khả năng gia công các bộ phận bằng kim loại và nhựa với dung sai +/- 0.005 mm. cắt laser, khoan,đúc chết, kim loại tấm và dậpCung cấp nguyên mẫu, chạy sản xuất đầy đủ, hỗ trợ kỹ thuật và kiểm tra đầy đủ. ô tôhàng không vũ trụ, khuôn và vật cố định, ánh sáng dẫn,y khoa, xe đạp và người tiêu dùng thiết bị điện tử các ngành nghề. Giao hàng đúng hẹn. Hãy cho chúng tôi biết một chút về ngân sách dự án của bạn và thời gian giao hàng dự kiến. Chúng tôi sẽ cùng bạn lập chiến lược để cung cấp các dịch vụ hiệu quả nhất về chi phí nhằm giúp bạn đạt được mục tiêu của mình, Chào mừng bạn đến với Liên hệ với chúng tôi ( [email protected] ) trực tiếp cho dự án mới của bạn.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *