超高导热材料应用实验研究

admin · 发表于 2024-2-24 18:31:30

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雅宝题库解析：
随着电子设备的集成化程度越来越高，系统功耗日益增加，传统的热管理材料已无法满足小空间高热流密度元器件的散热要求。近年来，能满足上述需求的超高导热材料开始大量出现，并且有了显著的发展。本文开展了关于超高导热材料扩热性能、导热性能以及应用方面的实验和仿真研究工作。通过实验从加热面温度、实验件表面温差、最大热流密度等方面，分析了化学气相沉积（CVD）金刚石的扩热能力。从系统传热热阻的角度，分析了系统各部件对于热量传递的影响。为了更明显的反映实验件表面的温度场，设计了一种偏心加热的方案。通过实验研究了条状高定向石墨沿长度方向一维导热的情况。通过测量材料表面的温度梯度，利用傅立叶定律计算得到其热导率是传统导热材料铜的2倍以上。本文针对两种超高导热材料与加热器的连结形式，比较了焊接与涂抹导热脂对系统散热性能的影响。基于实验结果，利用Flotherm商业软件，建立了金刚石膜偏心扩热稳态仿真模型。利用稳态模型探讨了材料热导率、材料厚度及加热面与材料间的接触热阻对系统温度场的影响。另外，通过对比计算结果与实验结果，反推出CVD金刚石膜的热导率，进而计算得到其热扩散率是铜的7倍。在稳态模型求解收敛且结果正确的基础上，建立了瞬态模型，对比了CVD金刚石和铜分别作为实验件时，加热面温度和实验件面内最大温差随时间的变化情况，以及不同加热功率状态下达到临界温度所需的时间。针对扩热基板的应用背景，设计并开展了金刚石膜结合微槽道冷却技术的实验研究。实验结果显示，此方式可以有效降低发热表面的温度，提高系统的散热能力。针对界面填充材料的应用背景，对金刚石粉末作为导热填料掺混颗粒进行了实验研究。根据实验结果计算得到接触热阻值，并与传统导热填料、焊接形式及单纯用金刚石粉末的情况进行了比较。

超高导热材料应用实验研究

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