نزدیک به دو سال از ورود 5G به مرحله تجاری می گذرد و این صنعت شروع به شکل گیری کرده است. در ژوئیه سال جاری، داده های وزارت صنعت و فناوری اطلاعات نشان داد که کشور من بزرگترین شبکه شبکه مستقل 5G جهان را ساخته است، 961,000 ایستگاه پایه 5G افتتاح کرده است و تعداد اتصالات ترمینال 5G به 365 میلیون رسیده است. نزدیک به 1,600 پروژه «اینترنت صنعتی 5G+» در حال اجراست.

عصر 5G به انتقال فرکانس و سرعت بالا دست یافته است، اما همچنین مصرف انرژی و چالش های تولید گرما بیشتری را برای تاسیسات و تجهیزات پایانه به همراه خواهد داشت. به عنوان مثال، تلفن های همراه 5G در جهت عملکرد بالاتر، کیفیت صفحه نمایش بالاتر، یکپارچگی بالاتر، سبک تر و نازک تر ارتقا یافته اند و تولید گرمای جامع آنها در مقایسه با تلفن های همراه 4G به طور قابل توجهی افزایش یافته است. از نظر ایستگاه های پایه، مصرف برق ایستگاه های پایه 5G به یک ایستگاه رسیده است. 2 تا 3 بار از یک ایستگاه پایه 4G.

آزمایش‌ها ثابت کرده‌اند که هر بار که دمای قطعات الکترونیکی تا ۲ درجه سانتی‌گراد افزایش می‌یابد، قابلیت اطمینان قطعات الکترونیکی ۱۰ درصد کاهش می‌یابد. انباشت گرمای ناشی از کار محصولات الکترونیکی باعث داغ شدن، یخ زدن، خراب شدن و یا حتی انفجار محصولات الکترونیکی می شود. مدیریت حرارتی محصولات الکترونیکی به کلید نیاز فوری صنعت تبدیل شده است.

با این حال، راه حل سنتی خنک کننده واحد دیگر نمی تواند نیازهای خنک کننده متنوع محصولات با عملکرد بالا را برآورده کند. با در نظر گرفتن تلفن های همراه 5G به عنوان مثال، صنعت معتقد است که الزامات اتلاف گرمای تلفن های همراه 5G، ارتقاء اتلاف گرما معمولی نیست، بلکه باید از طریق مواد جدید اتلاف گرما و طراحی اتلاف حرارت سه بعدی، به بهبودی جامع دست یابد.

پس چگونه صنعت مدیریت حرارتی باید به نوآوری و توسعه ادامه دهد؟ داغ ترین مواد مدیریت حرارتی و طرح های طراحی در حال حاضر چیست؟

1. بحث در مورد روش اتلاف حرارت ترکیبی چند ماده ای و سه بعدی محصولات الکترونیکی

دمای منبع گرما برابر است با حاصل ضرب دمای محیط به اضافه قدرت گرمایش و مقاومت انتقال حرارت. چن جیلیانگ گفت که الزامات فعلی برای دمای قطعات الکترونیکی تغییر نکرده است، اما میزان گرمای تولید شده به طور قابل توجهی افزایش یافته است. تقاضای بصری کاهش مقاومت انتقال حرارت است.

ابزارهای کاهش مقاومت حرارتی شامل افزایش رسانایی حرارتی، افزایش انتشار، کاهش فاصله انتقال حرارت، افزایش مساحت و افزایش سرعت جریان است. اما واقعیت بی رحمانه است. با در نظر گرفتن تراشه ها به عنوان مثال، مصرف برق بیشتر و بیشتر می شود، اما مساحت و حجم نسبت به سال گذشته افزایش نیافته است.

"یک روش دیگر نمی تواند تقاضا برای انتقال گرما را برآورده کند." وی گفت: از نظر ابزار مادی، این صنعت به دنبال موادی با رسانایی حرارتی بالاتر و تابش سطحی بالاتر است، اما پیشرفت فناوری مواد نمی‌تواند با سرعت افزایش تولید گرما همراه شود. در وسایل سازه‌ای از یک سو، صنعت مساحت بزرگ‌تر و فضای بزرگ‌تری را برای دفع گرما دنبال می‌کند، اما این برخلاف چند کارکردی و فشرده‌بودن محصولات است. از نظر روش های تقویتی، صنعت به دنبال خنک کننده هوای اجباری، خنک کننده مایع غیرمستقیم، خنک کننده مایع غوطه ور و ... است، اما از این طریق افزایش هزینه، صدا، لرزش و مشکلات دیگر را به همراه دارد.

2. بازتاب و پیشرفت در مفهوم طراحی مواد رابط حرارتی در دوران پس از مور

"طراحی مواد رابط حرارتی یک سیستم مهندسی پیچیده است، نه فقط برای بهبود هدایت حرارتی." لی ژائوکیانگ گفت.

تراشه را به عنوان مثال در نظر بگیرید. تراشه به سمت یکپارچگی و قدرت بالا در حال توسعه است و اثر دریاچه سد خطرات پنهان و مشکلات اتلاف گرما را به همراه دارد. هدایت حرارتی سنتی طراحی فرمول "رزین + پودر" را اتخاذ می کند، اما هدایت حرارتی رزین کم است، کمتر از 0.5W/mK. علاوه بر این، محلول دارای یک مسیر هدایت حرارتی واحد است که دارای نقص مدار باز است و حجم پر شدن مواد به گلوگاه افزایش یافته است. استفاده از مواد بسیار رسانای حرارتی به عنوان فاز پیوسته و ساخت مسیرهای هدایت حرارتی می تواند مسیرهای مدیریت حرارتی بیشتری را اضافه کند.

لی ژائوکیانگ با شکستن ایده‌های طراحی موجود، یک طرح کلی در سطح تراشه و سطح سیستم، مانند فلز مایع، مواد فیبر کربنی جهت‌یافته، مواد تغییر فاز، و غیره پیشنهاد کرد.

3. صنعتی سازی و کاربرد فیلم حرارتی گرافن

جریان فرآیند فیلم حرارتی گرافن ما شامل آماده‌سازی، تجزیه، پوشش، برش، پیش تصفیه، کربن‌سازی، گرافن، کلندرینگ، فیلم‌برداری، برش قالب و بسته‌بندی کیک فیلتر اکسید گرافیت است. وانگ هونگچون گفت.

در تهیه کیک فیلتر اکسید گرافیت، تکه های گرافیت در یک اسید بسیار غلیظ حاوی یک اکسید کننده قوی اکسید می شوند و سپس تحت فرآیندهایی مانند ترشی، شستشو با آب و فیلتراسیون قرار می گیرند تا کیک فیلتر اکسید گرافیت به دست آید. در پیوند پیش پراکندگی، کیک فیلتر اکسید گرافیت به نسبت معینی با آب مخلوط می شود و سپس توسط یک میکسر از قبل پراکنده می شود تا دوغاب اکسید گرافن کاملا لایه برداری شده به دست آید.

وی با بیان اینکه فیلم حرارتی گرافن بهتر از ورق گرافیت مصنوعی است، گفت: رسانایی حرارتی و یکنواختی دمای فیلم اتلاف حرارت گرافن بهتر از همان ضخامت گرافیت مصنوعی است و خواص مکانیکی فیلم حرارتی گرافن نیز قوی‌تر است. "

4. مدیریت حرارتی قدرت باتری لیتیوم یون یا سیستم ذخیره انرژی

در زمینه باتری‌های لیتیومی، مشوق‌های ایمنی باتری، باتری را برای تولید گرما تحریک می‌کند. هنگامی که نرخ تولید گرما بیشتر از سرعت اتلاف گرما باشد، دمای باتری افزایش می‌یابد و باعث واکنش زنجیره‌ای مواد باتری می‌شود و در نتیجه گرما فرار می‌کند.

جیانگ فانگمینگ معتقد است که عوامل بدن باتری و عوامل محیط عملیاتی عوامل تکاملی بلندمدت هستند و همچنین علت برخی از محرک های خارجی هستند. انتظار می رود تجزیه و تحلیل، تشخیص و ارزیابی قوانین تکاملی آنها به هشدار اولیه در مورد وضعیت ایمنی سیستم برسد.

علاوه بر این، در فرآیند تغییرات تدریجی در مرز ایمنی باتری، لازم است به طور مرتب آستانه کنترل به روز شود و تکامل وضعیت ایمنی داخلی مطالعه شود.

5. نانومواد: دور هم جمع شوید تا «خنک» شوید و از گرم شدن بیش از حد محصولات الکترونیکی جلوگیری کنید

تیمی از فیزیکدانان دانشگاه کلرادو در بولدر پدیده‌ای را در زمینه نانو حل کرده‌اند که آن‌ها را گیج‌کننده می‌کند: چرا برخی از منابع گرمای بسیار کوچک در کنار هم جمع شده‌اند تا سریع‌تر سرد شوند. این کشف در Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر خواهد شد و در آینده می تواند به تجهیزات الکترونیکی در صنعت فناوری کمک کند تا گرما را کاهش داده و سرعت عملیات را افزایش دهد.

این تحقیق با یک پدیده غیرقابل توضیح آغاز شد. در سال 2015، محققان نوارهای فلزی را چندین برابر نازک‌تر از مو روی یک بستر سیلیکونی آزمایش کردند. وقتی آنها این نوارهای فلزی را با لیزر گرم کردند، تغییرات عجیبی رخ داد.

رفتار آنها بسیار غیرعادی است. این منابع حرارتی در مقیاس نانو معمولاً بازده اتلاف حرارت بسیار پایینی دارند، اما اگر محکم به هم پیچیده شوند، سریع‌تر سرد می‌شوند.

در مطالعه جدید، محققان از شبیه سازی های کامپیوتری برای ردیابی گرمای ساطع شده از نوارهای نانومتری استفاده کردند. مشخص شد که وقتی منابع گرما در کنار هم قرار می‌گیرند، ارتعاشات انرژی تولید شده توسط منابع گرما به یکدیگر برگشته، گرما را پراکنده کرده و نوارها را خنک می‌کند.

نتایج این تحقیق پایه و اساس طراحی نسل بعدی دستگاه های فوق کوچک مانند ریزپردازنده ها یا تراشه های کامپیوتری کوانتومی را ایجاد می کند. محققان بر این باورند که مهندسان روزی می توانند از این رفتار غیرعادی برای درک بهتر جریان گرما در دستگاه های الکترونیکی کوچک استفاده کنند.

6. پوشش موادی که گرما را از طریق "عرق" دفع می کنند.

محصولات الکترونیکی معمولا از فن ها برای خنک شدن استفاده می کنند، اما این روش پر سر و صدا است، انرژی زیادی مصرف می کند و برای محصولات الکترونیکی کوچک مانند تلفن همراه مناسب نیست. تیمی از دانشمندان چینی اخیراً پوششی برای دفع گرما برای محصولات الکترونیکی ساخته اند که می تواند گرما را مانند عرق دفع کند.

مواد چارچوب فلزی-آلی نوع جدیدی از مواد متخلخل است که در سال‌های اخیر بسیار محبوب شده است و دارای کاربرد زیادی در کاتالیز، ذخیره انرژی و جداسازی است. تیم پروفسور وانگ روژو از دانشکده مهندسی مکانیک و قدرت دانشگاه شانگهای جیائوتونگ در 22ام مطالعه در مجله آمریکایی Joule منتشر کرد و گفت که آنها از مکانیسم تعریق پستانداران الهام گرفتند و یک ماده چارچوب فلزی-آلی پیدا کردند. به نام MIL-101 (Cr). این ماده می تواند مقادیر زیادی آب را در خود ذخیره کرده و در هنگام گرم شدن، بخار آب را آزاد کند تا گرما را از بین ببرد.

در آزمایشی، تیم تحقیقاتی سه ورقه آلومینیومی 16 سانتی متر مربعی را با ضخامت های 198 میکرون، 313 میکرون و 516 میکرون پوشش داده و حرارت دادند. نتایج نشان داد که ورق آلومینیوم بدون پوشش در 60 دقیقه تا دمای 5.2 درجه سانتیگراد گرم شد، نازک ترین ورق آلومینیوم پوشش داده شده در 11.7 دقیقه به همان دما گرم شد و ضخیم ترین ورق آلومینیوم پوشش داده شده 19.35 دقیقه طول کشید.

این تیم تحقیقاتی همچنین یک دستگاه محاسباتی میکرو را آزمایش کردند. در مقایسه با هیت سینک بدون پوشش MIL-101 (Cr)، سینک حرارتی پوشش داده شده با این ماده، دمای تراشه دستگاه را 7 دقیقه پس از اینکه دستگاه محاسباتی به مدت 15 دقیقه تحت بار زیاد کار کرد، کاهش داد. درجه سیلسیوس.

محققان خاطرنشان کردند که ماده مورد استفاده در این آزمایش کمتر از 0.3 گرم است، اما بزرگترین چالش برای تحقق کاربردهای صنعتی همچنان بحث هزینه است. محققان خواستار تقویت تحقیقات مربوطه و کاهش هزینه مواد چارچوب آلی فلزی هستند.

پیوند به این مقاله چگونه مشکل اتلاف حرارت محصولات الکترونیکی را حل کنیم؟

بیانیه تجدید چاپ: اگر دستورالعمل خاصی وجود ندارد ، همه مقالات این سایت اصلی هستند. لطفاً منبع چاپ مجدد را ذکر کنید: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks

PTJ® طیف کاملی از دقت سفارشی را ارائه می دهد CNC چین ماشینکاری خدمات. گواهینامه ISO 9001: 2015 و AS-9100. دقت سریع 3 ، 4 و 5 محوره ماشینکاری CNC خدمات شامل فرز ، ورق فلز با توجه به مشخصات مشتری ، قادر به قطعات فلزی و پلاستیکی با تحمل +/- 0.005 میلی متر است. خدمات ثانویه شامل CNC و سنگ زنی معمولی ، برش لیزری، حفاری ،ریخته گری می کند، ورق فلز و مهر زنی. تهیه نمونه های اولیه ، اجرای کامل تولید ، پشتیبانی فنی و بازرسی کامل خودرو, هوافضا، قالب و لوازم جانبی ، روشنایی led ،پزشکی، دوچرخه و مصرف کننده الکترونیک صنایع تحویل به موقع. کمی در مورد بودجه پروژه خود و زمان تحویل پیش بینی شده به ما بگویید. ما برای ارائه کم هزینه ترین خدمات برای کمک به شما در رسیدن به هدف خود با شما استراتژی خواهیم کرد ، خوش آمدید با ما تماس بگیرید ( sales@pintejin.com ) مستقیماً برای پروژه جدید شما.