材质特性:以碳纤维、石墨等碳材料为基础,复合其他高导热材料(如铜、铝等金属)制成。碳材料本身具有良好的导热性、低密度以及优异的热稳定性,与金属复合后能进一步优化散热性能,同时还能根据需要调整复合比例和结构来满足不同的应用需求。结构与散热机制:其结构形式多样,有的采用碳纤维编织增强的方式,在碳纤维基体中融入金属颗粒,形成三维网络结构,热量可沿着碳纤维和金属颗粒构成的通道快速传导;还有的是在石墨片层间嵌入金属层,借助石墨的层间导热优势和金属的高导热性,实现高效散热。应用场景:在航空航天、电子通信等领域的一些轻量化、高性能要求的电子设备中崭露头角,如卫星上的电子载荷、5G通信基站中的射频模块等,既能满足散热需求,又能减轻设备整体重量。碳纳米管因其独特的纳米结构和优异的力学性能,表现出极高的弹性模量和较小的应变。安徽MCCL散热基板薄膜散热
液冷散热液冷性能好于风冷,因为液体比热容远大于空气。常规液冷热流密度达24W/cm2,微通道液冷热流密度可超过790W/cm2。液冷包括浸没冷却和液冷板。浸没冷却是将设备浸入导热性强、导电性弱的冷却剂中,已用于数据中心、基站冷却。浸没冷却运行参数对冷却效果影响很大,系统循环速度更快、供液温度更低都有利于冷却。液冷板对封装要求更低,可直接接触元器件,应用场景更多。优化通道结构能强化换热。Jiang发现V型肋通道传热性能是光滑通道的2.1倍,因为侧壁边界层被破坏形成二次流,使主流直接与壁面换热。肋片虽能优化传热,但带来更大的流动阻力,为此Chen采用拓扑对矩形通道冷板(RCP)和蛇形通道冷板(SCP)优化得到TCP-RCP和TCP-SCP,如图2所示,优化模型减小流动阻力同时强化散热,TCP最高温度分别降低0.27%和1.08%,温差分别降低19.50%和41.88%。深圳纳米碳球散热基板太阳能电池碳纳米材料具有重量轻、强度高的特点,这使得它们在散热应用上更具优势。

在5G通信基站中,射频功率放大器等大功率电子模块在工作时会产生大量热量,需要高效散热来保证其性能和可靠性。氮化铝陶瓷散热基板凭借其高导热性、优良的绝缘性能以及与半导体元件良好的热匹配性,被广泛应用于这些模块的散热,确保5G基站能够稳定、高效地进行信号发射和接收,保障通信网络的顺畅运行。此外,在光纤通信设备中的光发射机、光接收机等关键部件,也需要散热基板来维持合适的工作温度,避免因温度过高导致光信号传输质量下降,常采用金属-陶瓷复合散热基板等结构,兼顾散热和电气绝缘需求,保障通信设备的高精度运行。
射流射流是一种高效的冷却方法,开始用于航天发动机,后来也用于大功率芯片,热流密度超过500W/cm2。驻点区射流方向变化,换热效率很高,但远离该区域冷却效果迅速下降,多喷嘴结构能解决这个问题。射流冷却研究集中于结构参数和工质。结构参数包括喷嘴直径、阵列等。此外,冲击面结构也会影响冷却效果,如锥形表面比平面能提高11%的冷却效果。工质方面对纳米流体、液体金属研究较多,它们比传统流体有更好的性能。Selimefendigil研究了纳米颗粒形状对射流的影响。Xiang发现与水相比,采用液态Ga,热阻下降29.8%。碳纳米基板的材料结构可调,可以通过调整层数、层间距和叠层方式等,制备出具有不同性质的基板。

通过PCB板本身散热目前广泛应用的PCB板材是覆铜/环氧玻璃布基材或酚醛树脂玻璃布基材,还有少量使用的纸基覆铜板材。这些基材虽然具有优良的电气性能和加工性能,但散热性差,作为高发热元件的散热途径,几乎不能指望由PCB本身树脂传导热量,而是从元件的表面向周围空气中散热。但随着电子产品已进入到部件小型化、高密度安装、高发热化组装时代,若只靠表面积十分小的元件表面来散热是非常不够的。同时由于QFP、BGA等表面安装元件的大量使用,元器件产生的热量大量地传给PCB板,因此,解决散热的方法是提高与发热元件直接接触的PCB自身的散热能力,通过PCB板传导出去或散发出去。高导热性:碳纳米散热基板能够有效降低电子设备的热峰值,减少元件损伤。广东垂直导热散热基板金属基板散热
航空航天:碳纳米板材可以制备出轻量级度的航空材料,有助于减轻飞行器的重量,提高飞行效率。安徽MCCL散热基板薄膜散热
碳纳米管具有极高的轴向热导率,因而在大功率电子器件散热材料中被寄予厚望。然而,其小尺寸特性严重制约了其实际应用,碳纳米管之间及其与复合材料基体之间的接触电阻、接触热阻均较大,从而使现有碳纳米管复合材料热导率均与人们的期望相距甚远。中科院苏州纳米所先进材料部李清文研究员课题组以自行宏量制备的碳纳米管粉体为基础,通过对其进行不同基团的功能化并与商用导热硅脂复合,详细考察了功能化对碳纳米管在硅脂中的分散及其与硅脂界面浸润性的影响,发现表面荷负电的羧基化碳纳米管能够实现在硅脂中的高浓度分散并形成导热良好的三维网络,大幅降低导热硅脂的传热阻抗。在此基础上,以设计碳纳米管的三维导热网络结构为目的,通过控制碳纳米管的长度、管径等因素,制备出了具有理想三维网络结构的柔性碳纳米管纸,其传热阻抗可低于导热硅脂和商用散热石墨片,且具备固态自支撑特性,在作为导热界面材料时能够在不污染器件表面的条件下实现高效传热。安徽MCCL散热基板薄膜散热