碳納米散熱材料的主要特點。高散熱性能:碳納米管具有極高的導熱性,能夠有效地將熱量從熱源傳導出去,從而顯著提高散熱效率。低熱膨脹率:這種材料的熱膨脹率非常低,這意味著它在溫度變化時尺寸變化很小,有助于保持設備的穩(wěn)定性和可靠性。強度大:碳納米管復合材料具有很高的機械強度,能夠承受較大的應力而不容易斷裂。耐腐蝕性:該材料還具有優(yōu)異的耐腐蝕性能,適合在各種嚴苛環(huán)境下使用。絕緣性能:碳納米散熱基板的絕緣性能非常好,能夠防止電流泄漏,提高設備的安全性。無靜電產(chǎn)生:這種材料在加工和使用過程中不會產(chǎn)生靜電,從而避免了靜電噪聲對電子設備的影響。鋁基板作為一種成熟的金屬基覆銅板,其成本相對較低,更適合于大規(guī)模應用。福建輕量散熱基板半導體鉆模
碳納米管取向和排列由于長徑比大,碳納米管在縱向上具有較高的導熱性,而垂直方向上的相對導熱系數(shù)要低得多,表現(xiàn)出傳熱性能的各項異性。由于其具有高導熱性,制備的復合材料只需要添加少量碳納米管即表現(xiàn)出所需的導熱性。通過構(gòu)造CNT陣列,CNTs可以在基體中定向排列,以制造具有各向異性的導熱復合材料。使用化學氣相沉積(CVD)方法制備定向CNT陣列;CNT復合薄膜采用原位注射成型的方法制造,可以保證CNT陣列在基體內(nèi)的定向排列,同時使突出的尖頭保持在基體表面外。研究顯示分散的CNT對聚合物的導熱性沒有明顯影響,而定向CNT可以明顯增強聚合物的導熱性。利用電場或磁場等外力也可以構(gòu)造定向CNT陣列。深圳MCCL散熱基板燃料電池航空航天:碳納米板材可以制備出輕量級度的航空材料,有助于減輕飛行器的重量,提高飛行效率。

材質(zhì)特性:以碳纖維、石墨等碳材料為基礎,復合其他高導熱材料(如銅、鋁等金屬)制成。碳材料本身具有良好的導熱性、低密度以及優(yōu)異的熱穩(wěn)定性,與金屬復合后能進一步優(yōu)化散熱性能,同時還能根據(jù)需要調(diào)整復合比例和結(jié)構(gòu)來滿足不同的應用需求。結(jié)構(gòu)與散熱機制:其結(jié)構(gòu)形式多樣,有的采用碳纖維編織增強的方式,在碳纖維基體中融入金屬顆粒,形成三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),熱量可沿著碳纖維和金屬顆粒構(gòu)成的通道快速傳導;還有的是在石墨片層間嵌入金屬層,借助石墨的層間導熱優(yōu)勢和金屬的高導熱性,實現(xiàn)高效散熱。應用場景:在航空航天、電子通信等領域的一些輕量化、高性能要求的電子設備中嶄露頭角,如衛(wèi)星上的電子載荷、5G通信基站中的射頻模塊等,既能滿足散熱需求,又能減輕設備整體重量。
二)熱阻熱阻是指熱量在熱流路徑上遇到的阻力,用于衡量散熱基板對熱量傳遞的阻礙程度,單位為開爾文每瓦特(K/W)。熱阻越小,表明熱量在基板內(nèi)傳遞以及從基板傳遞到外部散熱裝置的過程中所受到的阻礙越小,散熱效果就越好。散熱基板的熱阻與自身的材質(zhì)、厚度、結(jié)構(gòu)以及與電子元件和外部散熱裝置的接觸情況等因素都有關系,優(yōu)化這些因素可以有效降低熱阻,提升散熱性能。散熱基板的熱阻與自身的材質(zhì)、厚度、結(jié)構(gòu)以及與電子元件和外部散熱裝置的接觸情況等因素都有關系,優(yōu)化這些因素可以有效降低熱阻,提升散熱性能。碳納米基板是一種基于碳納米材料制成的基板,具有獨特的物理和化學性質(zhì),多應用于多個領域。

碳納米管(CNTs)是散熱涂料較理想的功能填料。通過理論計算和實際測量表明,單壁碳納米管的室溫導熱系數(shù)高達6600W/m.K,多壁碳納米管的室溫導熱系數(shù)達3000W/m.K,CNTs是目前世界上已知的較好的導熱材料之一 。物體輻射或吸收的能量與它的溫度、表面積、黑度等因素有關。CNTs是一維納米材料,比表面積大,被譽為世界上較黑的物質(zhì),這種物質(zhì)對光線的折射率只有0.045%,吸收率可以達到99.5%以上,輻射系數(shù)接近1。碳納米管散熱涂料以涂層薄、熱阻小為特征,可以激發(fā)金屬散熱器表面的共振效應,有效提高遠紅外發(fā)射效率,加快熱量從散熱器表面的快速散發(fā)。適用于銅箔散熱、鋁基板散熱、LED燈基座散熱、電器外殼散熱等多種工作環(huán)境。汽車、船舶:在汽車、船舶等交通工具中,碳納米散熱基板可用于關鍵零部件的散熱,提高行駛效率和安全性。浙江垂直導熱散熱基板太陽能電池
碳納米基板的高電導率和導電性能,使其在場發(fā)射場效應晶體管、等電子器件中有著應用實例。福建輕量散熱基板半導體鉆模
四)工業(yè)電子領域在工業(yè)自動化控制設備中,如大功率變頻器、伺服驅(qū)動器等,內(nèi)部的功率半導體器件(如IGBT等)發(fā)熱量大,需要可靠的散熱措施。氧化鋁陶瓷散熱基板或金屬-陶瓷復合散熱基板常被應用于此,通過良好的散熱性能維持這些器件的正常工作溫度,確保工業(yè)設備的精確控制和穩(wěn)定運行,避免因過熱引發(fā)的生產(chǎn)中斷或設備損壞等問題,保障工業(yè)生產(chǎn)的高效性和連續(xù)性。五、散熱基板的發(fā)展趨勢(一)高性能材料研發(fā)未來,科研人員將繼續(xù)致力于研發(fā)具有更高導熱系數(shù)、更低熱阻以及更好熱匹配性的新材料作為散熱基板。例如,探索新型陶瓷材料、碳納米材料與金屬的復合工藝,開發(fā)出能在極端高溫、高功率密度環(huán)境下仍具備杰出散熱性能的基板材料,以滿足航空航天、高級芯片等領域不斷提升的散熱需求。福建輕量散熱基板半導體鉆模