利用导热复合岛避免可拉伸装置中的加热干扰和导热性能

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 15:53
文章英文标题
Avoiding heating interference and guided thermal conduction in stretchable devices using thermal conductive composite islands
正文
器件的小型化和高集成度对热管理材料提出了重大的要求。目前用于电子热管理的技术在多个芯片阵列的情况下表现出一定的局限性。多个芯片阵列中的一个器件受到来自相邻器件的热量,以及导热复合材料的影响。为了解决这一问题,我们将定向排列的氮化硼( BN )纳米片岛与多孔聚二甲基硅氧烷( PDMS )泡沫复合,使其具有机械稳定性和非热干扰性。当BN负载量为16 wt . %时,复合材料中四面体结构的BN岛具有较高的热导率,其通平面热导率为1.219 W · m-1 · K-1 (平面内热导率为11.234 W · m-1 · K-1 )。另一方面,多孔PDMS泡沫在孔隙率为70 %时,在通平面方向热导率较低,为0.0328 W·m-1·K-1。然后只在复合材料的结构BN岛上形成热通道。多孔PDMS泡沫可以作为结构BN岛之间的热障,抑制多个器件阵列中的热干扰。此外,该复合材料在70 %拉伸应变下仍能保持选择性散热性能。这项工作的另一个美妙之处在于,它可以通过组装具有高度垂直导热岛的多层来引导散热,同时抑制热干扰。选择性散热复合材料可作为多芯片组件电子的散热材料。
文章内容(英文)
The miniaturization and high integration of devices demand significant thermal management materials. Current technologies for the thermal management of electronics show some limitations in the case of multiple chip arrays. A device in multiple chip array is affected by heat from adjacent devices, along with thermal conductive composite. To address this problem, we present a nano composite of aligned boron nitride (BN) nanosheet islands with porous polydimethylsiloxane (PDMS) foam to have mechanical stability and non-thermal interference. The islands of tetrahedrally-structured BN in the composite have a high thermal conductivity of 1.219 W·m−1·K−1 in the through-plane direction (11.234 W·m−1·K−1 in the in-plane direction) with 16 wt.% loading of BN. On the other hand, porous PDMS foam has a low thermal conductivity of 0.0328 W·m−1·K−1 in the through-plane direction at 70% porosity. Heat pathways are then formed only in the structured BN islands of the composite. The porous PDMS foam can be applied as a thermal barrier between structured BN islands to inhibit thermal interference in multiple device arrays. Furthermore, this composite can maintain selective thermal dissipation performance with 70% tensile strain. Another beauty of the work is that it could have guided heat dissipation by assembling of multiple layers which have high vertical thermal conductive islands, while inhibiting thermal interference. The selective heat dissipating composite can be applied as a heatsink for multiple chip arrays electronics.
来源出处
Journal|[J]Nano Research2021. PP 1-7
DOI
https://doi.org/10.1007/S12274-021-3400-5

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