緊跟當(dāng)下熱點(diǎn)，把握最新動(dòng)態(tài)
液態(tài)金屬也稱塊狀非晶，原子呈無序排列，無晶界，微觀結(jié)構(gòu)均勻，無析出相；而傳統(tǒng)金屬原子呈有序排列，有晶界，有析出相，微觀結(jié)構(gòu)不均勻。材料的性能 大多由內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定。它在常溫常壓下呈液態(tài)，由於其不定性的液體形態(tài)使得液態(tài)金屬具有極佳的電性能、熱力學(xué)性能和導(dǎo)熱性能。根據(jù)成分配比，液態(tài)金屬材料會具備不同的功能屬性，如吞噬效應(yīng)和自驅(qū)動(dòng)等特殊功能，在電子製造、散熱、空間、生醫(yī)等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用前景，是近年來學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)。其中，液態(tài)金屬在熱管理領(lǐng)域的應(yīng)用主要體現(xiàn)在熱界面材料、對流循環(huán)和相變儲能。
熱界面材料是用於塗敷在散熱器件與發(fā)熱器件之間用以降低接觸熱阻所使用的材料的總稱。目前，市場上常用的熱界面材料主要是有機(jī)矽脂，其不足之處在於熱導(dǎo)率較低，一般只有0.2 W/（m·K）左右，其導(dǎo)熱能力有限。在導(dǎo)熱矽脂中添加高導(dǎo)熱納米顆粒可以提升其熱導(dǎo)率，比如，添加銅或鋁納米顆粒可以使其熱導(dǎo)率到達(dá)1 W/（m·K）左右，但在高熱流場合還是難以滿足實(shí)際需求。與普通的矽脂熱界面材料相比，液態(tài)金屬熱界面材料的熱導(dǎo)率更高，具有熱阻低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。液態(tài)金屬在熱界面材料方面的使用形式主要有液態(tài)金屬導(dǎo)熱膏和金屬導(dǎo)熱墊片兩種。
基於液態(tài)金屬的微小流道冷卻技術(shù)被認(rèn)為是解決高熱流芯片冷卻難題的一種有效方案[2]。利用液態(tài)金屬作為傳熱介質(zhì)，主要應(yīng)用領(lǐng)域是散熱空間小，結(jié)構(gòu)緊湊的微小型電子設(shè)備的散熱，例如平板電腦和筆記本電腦。 2002年，中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所提出將室溫液態(tài)金屬引入到高性能計(jì)算機(jī)芯片冷卻當(dāng)中，將室溫液態(tài)金屬引入民用電子器件冷卻是一種重要突破，改變了人們對於傳統(tǒng)液態(tài)金屬材料的認(rèn)識，並由此開啟了液態(tài)金屬在電子芯片冷卻領(lǐng)域的應(yīng)用。表2是在循環(huán)散熱系統(tǒng)里分別採用水和液態(tài)金屬作為冷卻介質(zhì)時(shí)物性參數(shù)的不同。由於液態(tài)金屬具有優(yōu)越的高熱性能，在微流道冷卻技術(shù)等超級芯片冷卻領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢，散熱能力遠(yuǎn)優(yōu)於傳統(tǒng)水冷。
實(shí)例分析
以小米9 pro5G版為例，其採用了VC液冷散熱系統(tǒng)，其中加入了5層石墨、高導(dǎo)熱銅箔，同時(shí)還有導(dǎo)熱凝膠高散熱材料，這一些散熱方式的加入也是讓手機(jī)的CPU核心溫度最高降了10.2℃。
大家應(yīng)該注意到了其中導(dǎo)熱凝膠高散熱材料，這款散熱材料有點(diǎn)類似於本身電腦CPU上的矽脂，它和矽脂的功能一樣，為了有效將CPU中的熱量有效導(dǎo)出給熱管進(jìn)行散熱，所以這也是熱界面材料從電腦端轉(zhuǎn)向移動(dòng)端使用的案例。
液態(tài)金屬熱界面材料
對於以上案例所出現(xiàn)的導(dǎo)熱凝膠這一熱界面材料，其實(shí)使用液態(tài)金屬來替代或許會有更好的效果。一般來說熱界面材料導(dǎo)熱率越高其自然熱阻越小，那麼相應(yīng)的界面熱阻也就越小，對於導(dǎo)熱來說效果也就越好。
傳統(tǒng)的導(dǎo)熱界面材料主要是矽脂類，近幾年通過高達(dá)熱納米顆粒的摻雜也是將導(dǎo)熱率控制在了4~8W/(m·K)水平，而對於處於室溫液態(tài)金屬熱界面材料直接就將導(dǎo)熱率提升一個(gè)量級，達(dá)到了10~40W/(m·K)水平，這樣將會在散熱方面更有所突破。
對於5G市場散熱問題或許在開始階段已經(jīng)成為了剛需所在，而液態(tài)金屬也是作為在這一時(shí)代的散熱技術(shù)儲備，各種科研人員在背後的努力是為了更好的再明天需要之時(shí)所為之所用。
面對當(dāng)前散熱市場的需求，液態(tài)金屬相變材料系列也經(jīng)過了有關(guān)的測試，在性能方面伴隨溫度的變化來滿足不同溫度區(qū)間的散熱需求，這樣也讓散熱處於一個(gè)動(dòng)態(tài)的變化中，滿足不同的散熱需求。
所以5G手機(jī)散熱市場的切入是液態(tài)金屬的一小步，但是背後也就是液態(tài)金屬對5G整個(gè)市場的大步邁入。
