Hekk kif id-densità tal-integrazzjoni u d-densità tal-qawwa tal-komponenti elettroniċi qed ikomplu jiżdiedu, materjali tradizzjonali ta 'ġestjoni termali qed jitħabtu dejjem aktar biex jissodisfaw it-talbiet ta' xenarji ta 'applikazzjoni estremi. Ir-riċerkaturi issa qed jesploraw approċċi ġodda biex jippermettu li s-sħana nfisha tiċċirkola b'mod "dirett". Fibri konduttivi termali ħafna, bil-konduttività termali anisotropika pronunzjata tagħhom-b'mod sinifikanti ogħla tul l-assi tal-fibra milli fid-direzzjoni radjali-ippermettu li s-sħana tittrasferixxi malajr tul it-tul tal-fibra, allinjament perfettament ma 'dan il-kunċett. Bħalissa, dawn il-fibri avvanzati qed jgħaddu gradwalment minn riċerka tal-laboratorju għal applikazzjonijiet industrijali, u jsiru punt fokali fil-qasam tal-ġestjoni termali.
Materjali fibrużi huma definiti bħala sustanzi filamentożi bi proporzjon ta' tul-għal-dijametru eċċezzjonalment għoli. Fil-produzzjoni prattika, fibri termali konduttivi huma komunement użati bħala fillers funzjonali jew bħala skeletri konduttivi termali kontinwi fi prodotti bħal pads termali, adeżivi termali, films termali, u materjali ta 'interface termali. Il-vantaġġi ewlenin tagħhom jinkludu:
Proporzjon ta 'Aspect Għoli: Jippermetti l-formazzjoni ta' netwerk kontinwu konduttiv termalment anke f'tagħbijiet baxxi ta 'mili, li jibbilanċja l-prestazzjoni termali mal-proċessabbiltà.
Konduttività Termali Anisotropika: Il-konduttività termali tul l-assi tal-fibra hija ogħla b'mod sinifikanti milli fid-direzzjoni radjali, u tiffaċilita t-trasferiment effiċjenti tas-sħana tul it-tul tal-fibra.
Weavebility: Tippermetti l-fabbrikazzjoni ta 'strutturi flessibbli ta' ġestjoni termali adattati għal uċuħ kkurvati kumplessi jew kundizzjonijiet operattivi dinamiċi.
Integrazzjoni Multifunzjonali: Ċerti fibri jippossjedu proprjetajiet magħquda bħal konduttività termali, konduttività elettrika, rinfurzar u insulazzjoni elettrika, li jissodisfaw rekwiżiti ta 'applikazzjoni diversi.
Ġeneralment, taħt l-istess kundizzjonijiet, iktar ma tkun għolja l-konduttività termali intrinsika tal-mili tal-fibra użata, iktar tkun għolja l-konduttività termali tal-materjal kompost li jirriżulta. Tipi differenti ta 'fibri konduttivi termali joffru vantaġġi distinti u għandhom jintgħażlu abbażi tal-applikazzjoni speċifika. Diversi tipi użati komunement huma deskritti hawn taħt.
(1) Fibri tal-Karbonju Ibbażati fuq Mesophase Pitch-
Il-fibri tal-karbonju bbażati fuq il-pitch mesophase- huma kkaratterizzati minn piż molekulari għoli, grad għoli ta 'grafitizzazzjoni, aromatiċità tajba, u kristallinità għolja. Il-konduttività termali tagħhom tista 'tilħaq aktar minn 800 W/(m·K), u l-modulu elastiku tagħhom jista' jaqbeż it-800 GPa. Dan jippermettilhom li jmexxu s-sħana malajr u b'mod effettiv fuq firxa wiesgħa ta 'temperatura. Bħalissa, huma spiss użati fil-ġestjoni termali għal applikazzjonijiet high-bħal aerospazjali, li joffru l-aħjar potenzjal ta' ħfief filwaqt li jżommu s-saħħa.
(2) Fibri tan-Nitrur tal-Boron
Nitrur tal-boron huwa materjal ta 'insulazzjoni konduttiv ħafna termalment (teoretikament sa 2000 W/(m·K)) b'bandgap kbir (5.2 eV) u struttura atomika tax-xehda simili għall-grafene. Dawn il-fibri juru potenzjal sinifikanti ta' applikazzjoni fil-ġestjoni termali għal ċipep ta'-qawwa għolja u materjali tal-ippakkjar. Madankollu, minħabba proċessi ta 'preparazzjoni kumplessi, it-tekniki ta' manifattura attwali mhumiex kompletament maturi, li jwasslu għal varjabilità potenzjali fil-kwalità u l-prestazzjoni. Applikazzjoni fuq skala kbira-għadha sfida.
(3) Fibri tan-Nanotubu tal-Karbonju (CNT).
Il-fibri tan-nanotubi tal-karbonju huma materjali makroskopiċi immuntati minn nanotubi tal-karbonju individwali. Il-konduttività termali tagħhom tista 'tilħaq sa 3500 W/(m·K), akkumpanjata minn saħħa mekkanika ultra-għolja, titwil fil-waqfa, u flessibilità tal-fibra. Madankollu, l-isfidi jinkludu diffikultà biex tinkiseb dispersjoni uniformi f'konċentrazzjonijiet għoljin u ostakli fil-produzzjoni fuq-skala kbira.
(4) Fibri tal-Graphene
Fibri tal-grafene jippossjedu vantaġġi bħal densità baxxa, saħħa għolja, flessibbiltà għolja, u proprjetajiet elettriċi / termali eċċellenti, b'konduttività termali rrappurtata li tilħaq sa 5300 W / (m·K). Huma joffru flessibilità għolja tad-disinn strutturali, kompożizzjoni u proporzjon tunable, u prestazzjoni kontrollabbli ħafna. Huma juru applikazzjonijiet promettenti f'kondutturi ta'-prestazzjoni għolja, drappijiet funzjonali, sensuri u attwaturi, supercapacitors fibrużi, batteriji fibrużi, u katalisi. Madankollu, il-preparazzjoni tagħhom hija kumplessa, l-ispejjeż huma għoljin, u l-produzzjoni fuq skala kbira-hija diffiċli.
Il-konduttività termali tal-fibri hija intrinsikament anisotropika-sinifikament aħjar tul l-assi milli radjali. Għalhekk, il-kisba ta 'orjentazzjoni kkontrollata tal-fibri fi ħdan matriċi hija kruċjali għat-titjib tal-prestazzjoni termali tal-komposti.
Metodi ta' orjentazzjoni kurrenti użati komunement fl-industrija jinkludu:
Shear Orjentazzjoni: Matul il-proċessi tal-kisi jew tal-ikkastjar, il-forzi tal-shear jallinjaw il-fibri tul id-direzzjoni tal-fluss.
Orjentazzjoni ta 'l-ippressar bis-sħana: Il-pressjoni hija applikata biex jorjentaw il-fibri, tipikament fil-pjan perpendikolari għad-direzzjoni ta' l-ippressar.
Induzzjoni tal-Kristall tas-Silġ: Il-kristalli tas-silġ imkabbra b'mod direzzjonali jintużaw biex ikeċċu u jikkonċentraw il-fibri, u joħolqu struttura orjentata, li hija adattata għal sistemi mimlija ħafna.