在电子器件领域,热管理技术的革新显得尤为重要,它不仅关乎设备的稳定运行,更是防止性能衰退和故障发生的关键。高集成度、高能量密度以及强大的充放电能力,使得现代电子器件在高速运作时面临巨大的热挑战。瞬态高热通量的产生,若不能有效疏散,将可能引发安全隐患。
针对这一难题,中国科学院青海盐湖研究所的研究团队,通过一项创新性的设计,为电子器件的热管理带来了新的解决方案。他们以三水醋酸钠作为相变材料,巧妙地利用多孔膨胀石墨构建了一个独特的封装空间,进而打造出无机相变薄膜。这一薄膜通过膨胀石墨在不同方向上的层间交联,构建了一个三维多孔的支撑骨架,宛如一座座“热桥”,实现了热量的多维度高效传递。
当电子器件接近热失控的边缘时,这款相变薄膜能够主动出击,储存多余的热量。它采用的“热传导+热吸收”双重热管理机制,如同给电子器件穿上了一层“防护服”,有效缓冲了瞬态高热通量的冲击。PVDF的加入,还为相变薄膜赋予了热诱导柔性、出色的阻燃性和电绝缘性能,进一步提升了其安全性和实用性。据测试,这一技术使得热失控电池模块的温度降低了10℃,CPU表面的温度更是降低了20℃。
不仅如此,该研究团队还进一步探索,设计出了一种新型的双连续相变热界面材料。这种材料由石蜡和柔性分子苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)组成储热相,而导热相则由粘附性聚氨酯和导热介质氮化硼构成。通过精确的剪切力和优化的两相体积比,研究团队成功促进了氮化硼的取向,在高PCM含量的双连续结构中构建了一个织构化的导热网络。同时,SBS的引入,也显著提高了材料的抗弯性和热稳定性。
这一创新设计在实际应用中展现出了惊人的效果,使得可穿戴设备的表面温度降低了23℃。这一突破性的成果,不仅为新能源汽车电池、高性能计算以及可穿戴电子产品等领域的热管理提供了坚实的理论基础和实践参考,更为提升电子系统的整体可靠性和安全性开辟了新途径。