فريق بحثي بقيادة البروفيسور.هوانغ شينغيوالدكتور شي كونمينغمنجامعة شنغهاي جياو تونغوقد طورت أشريط متعدد الطبقات موصل حرارياً وعازل كهربائياً (MTCEIT). يتيح هذا الابتكار خفض درجة حرارة وحدة المعالجة المركزية بما يصل إلى9 درجة، تقدم حلاً جديدًا لتبديد الحرارة في الأجهزة الإلكترونية المدمجة.
شطائر هيكل MTCEITورق الجرافين(النواة الموصلية الحرارية العالية) بينBNNS-طبقات لاصقة مملوءة بـ PBCOEA، بالاشتراك مع أدعم مركب من مطاط السيليكون (SR).مليئةنيتريد البورون السداسي (h-BN)رقائق. بسماكة تقريبية300 μm، يحقق الشريطبوصة-موصلية حرارية مستوية تبلغ 121.22 وات/م·ك, a حجم المقاومة 5.07×10¹¹ Ω·cm، و أقوة الانهيار المميزة لـ Weibull تبلغ 36.9 كيلو فولت / مم.
في اختبارات العالم الحقيقي-، قامت شركة MTCEIT بتقليلدرجة حرارة وحدة المعالجة المركزية لأجهزة الكمبيوتر المحمولة الرقيقة بمقدار 9 درجاتواستقرتتقلب معدل إطارات الفيديو ضمن أقل من أو يساوي 0.1 إطارًا في الثانيةفي الهواتف الذكية-الرفيعة جدًا بدون تبريد نشط.
الدراسة بعنوان"ورق الجرافين-أشرطة متعددة الطبقات موصلة حراريًا مع عزل كهربائي استثنائي لتبديد تدفق الحرارة العالي،"تم نشره فيالمواد الوظيفية المتقدمة (AFM).
الشكل 1. تصميم MTCEIT.
( أ ) رسم تخطيطي لنظام تبديد الحرارة في الأجهزة الإلكترونية المدمجة التي تتضمن MTCEIT.
(ب) توزيع درجة حرارة السطح للأشرطة ذات الهياكل المختلفة في ظل ظروف الحالة -الثابتة في عمليات محاكاة العناصر المحدودة.
(ج - هـ) درجة حرارة التوازن القصوى لمصدر الحرارة في عمليات محاكاة العناصر المحدودة كدالة لـ (ج) نسبة سمك كل طبقة، (د) المستوى الداخلي - (κ//) ومن خلال -المستوى (κ⊥) التوصيل الحراري للطبقات اللاصقة، و (هـ) المقاومة الحرارية بين الطبقة اللاصقة والطبقة الفائقة -κ// وكذلك بين الطبقة اللاصقة والطبقة الداعمة.
الشكل 2. الهيكل والخصائص الميكانيكية للMTCEIT.
( أ ) الصور الضوئية لـ MTCEIT وورق الجرافين التجاري.
(ب) صور SEM مقطعية مستعرضة و(ج) مضغوطة للطبقة البينية لـ MTCEIT.
( د ) طيف EDS و ( هـ ) نمط XRD الخاص بـ MTCEIT.
( و ) الانحناء و (ز) تشكيل حالات MTCEIT.
( ح ) منحنى الشد والانفعال في MTCEIT.
الشكل 3. التوصيل الحراري والعزل الكهربائي للMTCEITs.
الشكل 4. تبديد الحرارة لجهاز كمبيوتر محمول رفيع.
(أ) صورة بصرية للوحة الأم للكمبيوتر المحمول. حجم MTCEIT هو 130 مم × 60 مم.
( ب ) رسم تخطيطي لنظام تبديد الحرارة المبسط لوحدة المعالجة المركزية.
(ج) الصور الحرارية بالأشعة تحت الحمراء للكمبيوتر المحمول.
( د ) اختلاف درجات الحرارة و ( هـ ) درجة حرارة وحدة المعالجة المركزية عند 1200 ثانية. يُظهر الشكل الداخلي (د) الصورة البصرية للكمبيوتر المحمول الذي تم اختباره.
تم إجراء جميع الاختبارات في ظل ظروف التشغيل العادية. تم قياس درجة الحرارة بواسطة -مستشعر وحدة المعالجة المركزية المدمج ومراقبتها باستخدام برنامج AIDA64 Extreme.
الشكل 5. تبديد الحرارة لهاتف ذكي-بالغ النحافة بدون تبريد نشط.
