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瑞翁开发出单层碳纳米管热界面片材

2016-11-22 /  行业动态

来源:日经技术在线

 日本瑞翁公司(Zeon)2016年11月10日宣布,开发出了利用单层(SGCNT)高导热性的热界面片材,并以要求高散热性的服务器及个人电脑等的CPU、SiC(碳化硅)类功率模块等为对象,作为可使散热措施得到大幅提高的“散热”片材开始样品供货。

 SGCNT是单层片材卷成圆筒状的碳纳米材料(图1),单层片材是碳原子排列成正六边形网格的结构。SGCNT的导热率出色,是铜的大约10倍。瑞翁将微量的SGCNT(直径为0.3~0.4nm、长度为数100μm)和石墨类颗粒分散到氟类橡胶中,在橡胶内形成碳纳米材料的微细网格,成功实现了热界面片材在厚度方向上的导热率,以及可确保橡柔软性的硬度。

 

1:单层碳纳米管(SGCNT)。

 具体而言,将热界面片材(图2)在厚度方向上的导热率大幅提高到了38W/m·K,并使表示橡胶硬度的Asker硬度降低到了59。而在此前,热界面片材在厚度方向上的导热率只有2W/m·K,硬度高达到88。如果Asker硬度高,在CPU与散热模块之间夹着热界面片材时,由于紧贴性差,就会在局部形成热阻高的部分,造成导热不良。

 

2:日本瑞翁开发的热界面片材

 此次的开发品由于Asker度低,因此可同时紧贴于CPU和散模块的表面,充分确保导热性(图3)。具体措施是将CPU和散热模块用螺丝来固定。据介绍,原来采用的方法是涂覆油脂类热界面材料,对CPU与散热模块等实施热结合,但“存在油脂很难涂,出现不均匀部分及液滴等问题”。

 

3:热界面片材使用时的示意图

 日本瑞翁介绍称,此次开发的热界面片材表现出色的地方在于,“在使用范围的大压力范围内显示出低热阻”。如图4所示,“此次开发的热界面片材的曲线(标记ZEON的蓝色曲线)在0.2~0.4MPa的压力范围内热阻值仅为约0.05℃/W,可充分导热”。而原来的油脂类热界面材料的热阻值要高约2倍,达到0.1℃/W。该油脂类热界面材料通过在内部分散银纳米颗粒等来降低热阻。

 

4:热界面片材的压力与热阻关系图

 瑞翁相关负责人介绍说,“虽然以前就实现了面方向导热率的提高,但提高与面垂直的厚度方向的导热率是非常难的”。“此次实现的技术可使SGCNT和石墨类颗粒在氟类橡胶内充分分散,并沿着厚度方向做一定程度的排列,我们对这一其他公司无法模仿的自主技术充满自信”。

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