具有超低热阻的柔性3D石墨烯纳米线“三明治”热界面材
发布日期：2023-04-28 15:22 浏览：
随着液体冷却和两相冷却（Vapor Chamber Cooler）技术的进步，芯片外部散热器的有效导热系数和热通量大幅提升，而将芯片热量快速传导至散热器的热界面材料（TIM）成为热瓶颈。
通常，人们利用 TIM 来优化芯片和散热器之间的热传导。TIM 种类繁多，如导热油脂、硅胶导热垫、石墨片、导热胶带、液体金属、相变材料、环氧树脂和导热陶瓷片等，但很多 TIM 并不像宣传所说的那样高效，在应用环境中保持长期性能和可靠性常被质疑。
开发高性能 TIM 的挑战在于找到一种导热系数足够高，同时又非常柔软，能够很好贴合各种不同热界面的产品。然而，目前在硅基材中添加高比例硬质填料的做法，尽管能获得较高的导热系数，但同时让材料变得坚硬，容易在芯片与散热器锁附固定后增加应力。
最近，卡内基梅隆大学Sheng Shen等研究人员在《ACS NANO》期刊发表名为“3D Graphene-Nanowire “Sandwich” Thermal Interface with Ultralow Resistance and Stiffness”的一篇论文中展示了一种高导热、低热阻的柔性 3D石墨烯纳米线“三明治”热界面材料，将有望成为高性能 TIM 的候选者。团队展示的“三明治”复合材料实现了约 0.24 mm2·K/W 的超低热阻，比焊料的热阻小约 1 个数量级，比润滑油脂、凝胶和环氧树脂的热阻低几个数量级，以及如聚合物和泡沫样低的约1 MPa 弹性模量和剪切模量。
柔性3D“三明治”界面材料在−55°C至125°C的宽温度范围内具有超过 1000 次循环的优异长期可靠性。这种纳米结构的热界面材料可以通过允许它们在较低的温度或相同的温度下操作，但具有较高的性能和较高的功率密度。团队认为，这种纳米结构的“三明治”热界面材料可以应用于电子设备中的各种热界面，允许电子设备在较低的温度或相同的温度下操作，但具有较高的性能和较高的功率密度。
更多详细信息请查阅论文：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.2c10525
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