Vznik a vývoj chladiacich technológií
Dvojrozmerné materiály
Dvojrozmerné materiály označujú materiály, v ktorých sa elektróny môžu voľne pohybovať iba v nanometrovej mierke v dvoch rozmeroch, to znamená, že elektróny sa môžu pohybovať iba v rovine. Bežné dvojrozmerné materiály zahŕňajú grafén, hexagonálny nitrid bóru, supermriežky, kvantové vrty atď. Vďaka svojej veľmi dobrej tepelnej vodivosti je možné použiť dvojrozmerné materiály na balenie elektronických čipov na zlepšenie odvodu tepla. Grafén ako typický predstaviteľ má ultravysokú tepelnú vodivosť 5300 W/(m·K) vďaka svojej silnej väzbe sp2, ktorá môže byť použitá ako sľubný materiál na odvádzanie tepla. V mnohých dokumentoch sa uvádza, že rôzne filmy na báze grafénu, grafénový papier, viacvrstvové grafénové/epoxidové polymérne materiály a grafénové listy možno použiť ako vrstvy na odvádzanie tepla v elektronických zariadeniach. Šesťhranný nitrid bóru ako dvojrozmerný materiál, ktorý vedie teplo, ale nevedie elektrinu, má tepelnú vodivosť 390 W/(m·K) a koeficient rozťažnosti je najmenší spomedzi v súčasnosti známych keramických materiálov. Obrázok 6 je schematický diagram použitia dvojrozmerných materiálov na balenie IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
Prostredníctvom numerickej simulácie Liu Shutian et al. zistili, že dvojrozmerný porézny materiál s najlepším výkonom odvádzania tepla je typom pravidelnej hexagonálnej mikroštruktúry. Wu Xiangshui a ďalší podrobne predstavili technológiu merania tepelnej vodivosti dvojrozmerných materiálov a tepelnej vodivosti rôznych dvojrozmerných materiálov. Bao Jie používa dvojrozmerný vrstvený materiál hexagonálny nitrid bóru na vyriešenie problému rozptylu tepla vysokovýkonných elektronických zariadení a navrhuje plán na ďalšie zvýšenie jeho efektu rozptylu tepla. Aplikácia rozptylu tepla grafénu v dvojrozmerných materiáloch je najreprezentatívnejšia. Autor sa domnieva, že grafénový film môže byť pokrytý na čipe počas rozptylu tepla elektronického čipu a šesťhranný nitrid bóru môže byť naplnený v obalovej živici, ktorá môže byť veľmi veľká. Stupeň zníženia tepelného odporu. Dvojrozmerné odvádzanie tepla materiálom je v súčasnosti v tomto odvetví vo fáze vývoja a v tejto oblasti je pred nami ešte dlhá cesta. Dvojrozmerné materiály po vyzretí určite zažiaria v oblasti odvodu tepla triesok.
2.2 Odvod tepla iónovým vetrom Keď sa elektrické pole aplikuje medzi ostrý povrch a tupý povrch, v blízkosti ostrého povrchu sa ionizuje veľké množstvo záporných iónov a v blízkosti tupého povrchu sa vytvorí veľké množstvo kladných iónov. Pozitívne a negatívne ióny musia byť neutralizované a negatívne ióny odletia na pozitívne ióny. Pohyb iónov spôsobí veľké narušenie okolitej tekutiny. V dôsledku zotrvačnosti sú ostatné molekuly vo vzduchu hnané k spoločnému pohybu, čím vzniká iónový vietor. Obrázok 7 je schematický diagram generovania iónového vetra. Technológia odvádzania tepla iónovým vetrom bola prvýkrát vynájdená profesorom Alexandrom Mamishevom v roku 2006. Spoločnosť Tessera, globálny dodávateľ technológie miniaturizácie elektronických produktov, uviedla na trh riešenie na odvádzanie tepla Electrohydro Dynamic (EHD) založené na odvádzaní tepla iónovým vetrom. Plocha je len 3 cm2 a je možné ju nainštalovať. V notebooku. Najväčšou výhodou tohto spôsobu odvádzania tepla je, že tu nie je žiadny mechanický mechanizmus a nevzniká žiadny hluk. Existujú určité problémy s rozptylom tepla iónovým vetrom. Môže sa napríklad zvýšiť spotreba energie systému a elektromagnetické žiarenie generované iónovým vetrom bude mať vplyv aj na ľudské zdravie. Tieto problémy sa však vyriešili. Stále sa riešia problémy, ako predísť prašnosti a ako predĺžiť životnosť.
Po vytriedení a analýze vyššie uvedených niekoľkých metód rozptylu tepla nie je ťažké vidieť, že s neustálou aktualizáciou a pokrokom elektronických zariadení sa metódy rozptylu tepla elektronických zariadení čoraz viac usilujú o prenosnosť a vyššiu účinnosť. Zatiaľ čo elektronické zariadenia a elektronické čipy sú presnejšie a kompaktnejšie, prinášajú aj problémy s rozptylom tepla. Vplyv teploty na elektronické zariadenia sa prejavuje najmä v dvoch aspektoch: jedným je tepelné zlyhanie čipu a druhým je poškodenie napätím. Pri porovnaní vyššie uvedených metód odvádzania tepla, ak má jedna metóda sama o sebe príliš veľa nedostatkov, možno na odvádzanie tepla použiť viacero metód, ako napríklad: iónový vietor a chladenie núteným vzduchom na odvádzanie tepla; Skladovanie energie s fázovou zmenou a tepelné potrubia na odvádzanie tepla; 2. Rozmerové materiály sú zabalené a kombinované s inými metódami odvodu tepla."5D elektronická krv" je veľmi sľubná technológia a bude to veľká zmena v elektronických zariadeniach, ktoré sa budú vyvíjať. Používanie dvojrozmerných materiálov na balenie elektronických zariadení a používanie mikrokanálov na spodnej doske sa bude čoraz viac používať a pre rôzne situácie je potrebné zvoliť iné spôsoby rozptylu tepla. Autor osobne preferuje ochladzovanie akumulácie energie s fázovou zmenou a chladenie pomocou tepelných trubíc.
V súčasnosti je teoretický výskum odvodu tepla relatívne ukončený, ale je tu aj veľa technických ťažkostí. Problém úzkych miest technológie rozptylu tepla tiež nepriamo bráni ďalšiemu rozvoju elektronických zariadení. K tomu vedie dlhá cesta. Prelomiť súčasné problémy a nájsť lepšie materiály na odvádzanie tepla bude vždy horúcou témou v oblasti odvodu tepla.
