Kemajuan penyelidikan bahan antara muka terma
Bahan antara muka terma terutamanya terdiri daripada pengisi dan polimer konduktif terma. Penambahan pengisi pengalir haba meningkatkan kekonduksian terma polimer, sambil mengekalkan kelenturan yang baik, kos rendah dan kelebihan pemprosesan dan pengacuan polimer' Kekonduksian terma bahan antara muka haba bergantung kepada pecahan pengisi. Apabila pecahan pengisi tidak mencukupi, zarah individu yang tersebar tidak boleh bersentuhan dengan zarah bersebelahan (Rajah 5(a)), dan rangkaian zarah pengalir haba tidak boleh dibentuk. Apabila pecahan pengisi mencapai tahap tertentu (ambang perkolasi), rangkaian haba berterusan mula terbentuk (Rajah 5(b)), supaya kekonduksian terma komposit polimer akan meningkat secara eksponen.
Walau bagaimanapun, cara menyediakan kekonduksian terma lebih daripada 20 W/mK dan nilai rintangan haba antara muka kurang daripada 0.01 Kcm2/W masih merupakan satu cabaran yang besar. Sebagai tindak balas kepada kesukaran ini, di bawah pembiayaan Projek Khas Utama Bahan Elektronik Lanjutan Strategik Kebangsaan R&D, diketuai oleh penyelidik Sun Rong, Institut Teknologi Termaju Shenzhen, Akademi Sains China dan Shanghai Jiaotong Universiti, Universiti Tenggara, Universiti Tongji dan Suzhou Nano, Akademi Sains China Institut Teknologi dan Nano-Bionik, Institut Bahan Ningbo, Akademi Sains China dan Universiti Shanghai telah menjalankan reka bentuk molekul bahan antara muka terma berprestasi tinggi, ukuran mikro-nano bagi rintangan haba antara muka, dan pengiraan dan simulasi mekanisme gandingan akustik-elektronik pada antara muka untuk membangunkan bahan antara muka Termal berprestasi tinggi. Atas dasar ini, bahan antara muka terma yang disediakan digunakan pada peranti elektronik berketumpatan kuasa tinggi, dan aplikasi lazimnya dalam peranti elektronik berketumpatan kuasa tinggi disahkan.
Seramik juga mempunyai kekonduksian haba yang tinggi dan penebat elektrik yang sangat baik, yang amat sesuai untuk kawasan yang memerlukan penebat elektrik. Antara pengisi seramik yang telah dilaporkan, boron nitrida (BN) mempunyai kekonduksian terma yang sangat tinggi dan menjadi objek penyelidikan yang paling menarik dalam aplikasi pengurusan haba. Pada tahun 2017, Zhang et al. menyediakan membran h-BN dalam masa melalui penapisan vakum, dan menyusupkan polimer polivinil alkohol larut air ke dalam h-BN untuk membentuk bahan komposit alkohol h-BN/polivinil. Proses penyediaan ditunjukkan dalam Rajah 6(a). Apabila kandungan h-BN ialah 27 vol%, kekonduksian haba maksimum dalam satah dan luar satah masing-masing boleh mencapai 8.44 W/m·K dan 1.63 W/m·K (Rajah 6(b)). Di samping itu, Yu et al. menyediakan komposit poliuretana h-BN/termoplastik menggunakan penekan panas vakum. Apabila kandungan h-BN ialah 95 wt%, kekonduksian terma dalam satah bahan komposit adalah setinggi 50.3 W/m·K, yang konsisten dengan keputusan yang dilaporkan oleh Fu et al.
Logam mempunyai kekonduksian terma intrinsik yang tinggi kerana penggunaan elektron sebagai pembawa haba, dan telah menjadi pengisi konduktif terma yang biasa digunakan untuk bahan antara muka terma. Sebagai contoh, Xu et al. menggunakan kaedah elektrodeposisi untuk menyediakan rangkaian pengalir haba Ag yang sangat berorientasikan. Bahan antara muka terma yang disediakan olehnya mempunyai kekonduksian terma 30.3 W/m·K, yang jauh lebih tinggi daripada komposit polimer yang disediakan melalui kaedah penyebaran rawak (1.4 W/m·K). Wang et al. mendapati bahawa di bawah kandungan pengisi yang sama (0.9 wt%), wayar nano kuprum mempunyai keupayaan yang lebih tinggi untuk meningkatkan kekonduksian terma polimer berbanding wayar nano perak. Di samping itu, bagaimana untuk mengurangkan rintangan haba antara muka antara logam dan polimer adalah sangat penting. Menambah baik pengubahsuaian molekul organik atau pengisi bukan organik pada permukaan logam boleh meningkatkan daya interaksi antara logam dan polimer, dan kemudian mengurangkan antara muka antara logam dan polimer. Rintangan terma, meningkatkan kekonduksian terma komposit polimer. Selain itu, Jeong et al. baru-baru ini memperkenalkan konsep pengisi logam cecair dalam matriks PDMS untuk mencipta badan termoelastik dengan kekonduksian haba yang tinggi, keanjalan dan kebolehan regangan. Terdapat satu lagi hala tuju penyelidikan penting bagi bahan antara muka terma berasaskan logam—bahan antara muka terma berasaskan logam berterusan. Sebagai contoh, aloi berasaskan Sn-Ag-Cu atau Sn-Bi boleh digunakan sebagai pateri bebas plumbum standard dalam pembungkusan elektronik, dan sering digunakan sebagai bahan antara muka terma. Kelebihannya ialah kekonduksian terma yang tinggi, rintangan haba antara muka yang rendah, Kebolehpercayaan yang tinggi dan kos yang rendah. Logam cecair adalah bahan antara muka terma yang telah menarik banyak perhatian dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Komponen utamanya ialah galium logam (Ga) dan aloinya. Ia mempunyai kelebihan takat lebur yang rendah, kebolehbasahan yang baik dengan cip, dan rintangan haba antara muka yang rendah. Walau bagaimanapun, bagaimana untuk mengelakkannya daripada melimpah adalah masalah dan cabaran terbesar bagi bahan antara muka haba berasaskan logam cecair.
