Classificazione dei materiali: materiali a "conducibilità termica ultraelevata".

Materiali a "conducibilità termica ultraelevata" espulsi da 5G

La stazione base 5G è infatti notevolmente migliorata rispetto al 4G in termini di potenza di trasmissione, larghezza di banda, numero di connessioni utente, ecc. Tuttavia, se si guarda il test comparativo del consumo energetico della stazione base delle apparecchiature 4G/5G, si scoprirà che Il consumo energetico della stazione base 5G è circa 2.5~3.8 volte quello della stazione singola 4G! Gli esperti del settore sostengono che il sostanziale aumento del consumo energetico AAU è la ragione principale dell’aumento del consumo energetico 5G. Il nome cinese dell'AAU è "Active Antenna Unit", che è principalmente responsabile della conversione dei segnali digitali in banda base in segnali analogici, quindi della loro modulazione in segnali a radiofrequenza ad alta frequenza, che vengono poi amplificati a potenza sufficiente da un PA (amplificatore di potenza ) e poi emessi dall'antenna.

Inoltre, i transistor dei circuiti 5G stanno diventando sempre più piccoli, il che comporterà un aumento della corrente di dispersione e del consumo energetico di dispersione. La corrente di dispersione del chip cambierà con la temperatura. Quando la temperatura del chip aumenta, il consumo di energia statica aumenterà in modo esponenziale. Pertanto, l'introduzione di una tecnologia avanzata di dissipazione del calore per garantire che la stazione base funzioni entro un intervallo di temperature ragionevole può ridurre significativamente il consumo energetico della stazione base.

Ciò significa che le apparecchiature 5G genereranno tre volte il calore del 4G, ma lo spazio interno sarà ridotto al 30% di quello delle apparecchiature 4G! In altre parole, la densità di calore delle apparecchiature 5G è quasi 10 volte quella delle apparecchiature 4G!

Un aumento così enorme della densità del calore mostra quanto sia evidente la contraddizione tra lo sviluppo della tecnologia 5G e la dissipazione del calore. Non c’è da stupirsi che la domanda di guarnizioni ad altissima conduttività termica sia esplosa!

A giudicare dallo stato attuale del settore, i candidati più affidabili come riempitivi termoconduttivi includono i seguenti materiali:

La conduttività termica deve essere molto più elevata di quella dell'allumina e gli unici due attori che hanno buone proprietà isolanti sono il nitruro di alluminio AlN e il nitruro di boro BN.

La superficie del nitruro di alluminio AlN è estremamente attiva. Dopo aver assorbito l'umidità, viene facilmente idrolizzato per produrre Al(OH)3, che interrompe il percorso dei fononi e compromette gravemente la conduzione del calore.

AlN+3H2O=Al(OH)3↓+NH3↑

Gli studi hanno dimostrato che la reazione di idrolisi dell'AlN può verificarsi anche a temperature più basse ed è un agente di idrolisi per tutte le stagioni.

Micrografia TEM con idrolisi del nitruro di alluminio da 40 nm. Tuttavia, essendo un materiale di grado elettronico, deve superare il test di temperatura e umidità doppie 85 per essere qualificato. Pertanto, la superficie del riempitivo AlN viene trattata per formare uno strato di ossido denso su scala nanometrica, in modo che equivalga ad avvolgere ciascuna particella di AlN con un impermeabile. In teoria, il problema dell'assorbimento dell'umidità e dell'idrolisi è facilmente risolvibile.

Il nitruro di boro BN ha un'elevata conduttività termica e ottime proprietà isolanti, per questo è soprannominato "grafene bianco". Se si aggiunge una grande quantità al materiale di base in gomma siliconica, la conduttività termica può essere migliorata di diversi ordini di grandezza.

Tuttavia, la superficie del BN è priva di gruppi funzionali attivi e le sue proprietà chimiche sono troppo stabili, il che rende difficile la bagnatura e la compatibilità delle nanoparticelle di BN con i substrati polimerici, ha una scarsa dispersione ed è molto facile da agglomerare. Ciò influenzerà l'effettiva creazione di percorsi di conduzione dei fononi.

Gli studi hanno dimostrato che quando la quantità di BN aggiunta supera le 180 parti, la viscosità aumenta notevolmente e le proprietà meccaniche diminuiscono significativamente. Se fai riferimento allo schema di trattamento superficiale dell'allumina, scoprirai che il trattamento di modifica BN manca di un metodo ecologico, semplice ed efficiente.

Tuttavia, la maggior parte degli attuali prodotti termoconduttivi orientati al mercato sono concentrati in sistemi di riempimento in allumina Al2O3, e ci sono ancora pochissimi prodotti per guarnizioni termoconduttive che utilizzano nitruri metallici.

-------------------------------------------------- -----------------------Ristampato da Zhihu-Bondme(知 乎-"Bondme".).