Термичният гел се превърна в незаменим материал в съвременните електронни устройства, играейки решаваща роля в разсейването на топлината. Като доставчик на термогел често срещам клиенти, които се интересуват от топлопроводимостта на термогела. В този блог ще се задълбоча в концепцията за топлопроводимост, нейното значение в термичния гел и как влияе върху работата на електронните устройства.
Разбиране на топлопроводимостта
Топлинната проводимост е основно свойство на материалите, което описва способността им да провеждат топлина. Дефинира се като количеството топлина, което преминава през единица площ от материал за единица време при единичен температурен градиент. По-просто казано, измерва колко лесно топлината може да тече през даден материал. Единицата SI за топлопроводимост е ват на метър – келвин (W/(m·K)).
Например метали като мед и алуминий имат високи стойности на топлопроводимост. Медта има топлопроводимост от около 400 W/(m·K), което означава, че може да пренася топлина много ефективно. От друга страна, материали като дърво или пластмаса имат много по-ниска топлопроводимост, обикновено в диапазона от 0,1 - 0,5 W/(m·K), което ги прави лоши проводници на топлина.
Топлопроводимост на термичния гел
Термичният гел е вид термичен интерфейсен материал (TIM), който се използва за запълване на микроскопичните празнини между компонент, генериращ топлина (като CPU или GPU) и радиатор. По този начин подобрява ефективността на преноса на топлина от компонента към радиатора, като по този начин намалява работната температура на устройството.
Топлинната проводимост на термогела може да варира в широки граници в зависимост от неговия състав и формулировка. Обикновено термогеловете имат стойности на топлопроводимост в диапазона от 1 W/(m·K) до 10 W/(m·K). Някои термогелове с висока ефективност могат дори да постигнат стойности на топлопроводимост над 10 W/(m·K).
Основните фактори, които влияят на топлопроводимостта на термогела, включват:
Пълнежни материали
Повечето термогелове съдържат топлопроводими пълнители, като алуминиев оксид, борен нитрид или сребърни частици. Тези пълнители увеличават топлопроводимостта на гела, като осигуряват пътища за преминаване на топлина. Видът, размерът и процентът на натоварване на пълнителните материали оказват значително влияние върху общата топлопроводимост на гела. Например, борният нитрид има относително висока топлопроводимост и може значително да подобри способността за пренос на топлина на термичния гел, когато се използва като пълнител.
Полимерна матрица
Полимерната матрица на термогела също играе роля при определяне на неговата топлопроводимост. Полимерите обикновено имат ниска топлопроводимост. Въпреки това, изборът на полимер може да повлияе на дисперсията на пълнежните материали и цялостните физични свойства на гела. Полимерите на основата на силикон обикновено се използват в термичните гелове поради тяхната добра гъвкавост, химическа стабилност и свойства за ниско отделяне на газове.
Кръстосано свързване и Cure State
Процесът на кръстосано свързване и състоянието на втвърдяване на термогела могат да повлияят на неговата топлопроводимост. Добре омреженият гел може да осигури по-добра механична стабилност и може да подобри контакта между частиците на пълнителя, което води до подобрен пренос на топлина.
Значение на топлопроводимостта в електронните устройства
В електронните устройства прекомерната топлина може да причини различни проблеми, включително намалена производителност, съкратен живот и дори повреда на устройството. Следователно ефективното разсейване на топлината е от решаващо значение за поддържане на надеждността и производителността на електронните компоненти.
Термичен гел с висока топлопроводимост може ефективно да пренася топлината от компонента, генериращ топлина, към радиатора. Това помага да се поддържа компонентът в рамките на неговия оптимален работен температурен диапазон. Например в преносим компютър процесорът генерира голямо количество топлина по време на работа. Ако термичният гел между процесора и радиатора има ниска топлопроводимост, топлината няма да се пренася ефективно, което води до повишаване на температурата на процесора. Това може да доведе до термично дроселиране, при което процесорът намалява производителността си, за да предотврати прегряване.
Приложения на термогел с различна топлопроводимост
Термични гелове с ниска - до средна - термична - проводимост (1 - 5 W/(m·K))
Тези термични гелове са подходящи за приложения, където генерирането на топлина е относително ниско. Те често се използват в потребителската електроника, като смартфони, таблети и LED осветление. В тези устройства консумацията на енергия и топлинната мощност не са изключително високи, така че термогел с умерена топлопроводимост може ефективно да отговори на изискванията за разсейване на топлината.
Термични гелове с висока топлопроводимост (5 - 10 W/(m·K) и повече)
Термичните гелове с висока топлопроводимост се използват в електронни устройства с висока мощност, като сървъри, компютри за игри и усилватели на мощност. Тези устройства генерират голямо количество топлина и е необходим термогел с висока топлопроводимост, за да се осигури ефективен топлопренос и да се предотврати прегряване.
Нашите продукти с термичен гел
Като доставчик на термогелове, ние предлагаме широка гама от термогелови продукти с различна топлопроводимост, за да отговорим на разнообразните нужди на нашите клиенти. НашитеСиликонов шпакловъчен геле популярен избор за много приложения. Той има отлична гъвкавост и приспособимост, което му позволява ефективно да запълва празнините между компонентите и радиаторите. Топлинната проводимост на нашия силиконов шпакловъчен гел може да бъде персонализирана според специфичните изисквания на клиента, варираща от 2 W/(m·K) до 8 W/(m·K).
НашитеТермопроводим геле друг продукт с висока производителност. Формулиран е с модерни пълнители за постигане на високи стойности на топлопроводимост. Този гел е подходящ за електронни устройства с висока мощност, където ефективното разсейване на топлината е критично.
Избор на правилния термо гел
При избора на термичен гел е важно да имате предвид следните фактори:
Топлопроводимост
Както беше обсъдено по-горе, топлопроводимостта на гела трябва да съответства на изискванията за разсейване на топлината на устройството. За приложения с висока мощност се препоръчва термогел с висока топлопроводимост.
Физически свойства
Физическите свойства на термичния гел, като вискозитет, твърдост и гъвкавост, също са важни. Лесно може да се нанесе гел с правилния вискозитет, докато добрата гъвкавост осигурява добър контакт между компонента и радиатора.
Химическа стабилност
Термичният гел трябва да е химически стабилен, за да се предотврати разграждане с течение на времето. Това е особено важно при дългосрочни приложения.
цена
Цената винаги е съображение при всяко решение за покупка. Важно е да се балансират изискванията за производителност с цената на термогела.
Свържете се с нас за поръчки
Ако се интересувате от нашите продукти с термогел или имате някакви въпроси относно топлопроводимостта и избора на термогел, не се колебайте да се свържете с нас. Разполагаме с екип от експерти, които могат да ви предоставят професионални съвети и решения. Независимо дали сте малък производител на електроника или голям промишлен потребител, ние можем да отговорим на вашите нужди от термогел.
Референции
- Incropera, FP, & DeWitt, DP (2002). Основи на топло- и масообмена. Джон Уайли и синове.
- Cahill, DG, Ford, WK, Goodson, KE, Mahan, GD, Majumdar, A., Maris, HJ, … & Phillpot, SR (2003). Наномащабен термичен транспорт. Вестник за приложна физика, 93 (2), 793 - 818.
- Wang, X., & Zhao, Y. (2018). Материали за термичен интерфейс: историческа перспектива, състояние и бъдещи предизвикателства. Вестник за електронни материали, 47 (10), 5435 - 5451.