Алмаз может удовлетворить чрезвычайно высокие требования к системам терморегулирования в двух основных формах: в виде тонкой алмазной пленки и в виде алмаза в качестве теплопроводящего наполнителя. В настоящее время теплопроводящие алмазные наполнители в основном используются в композитах с металлической матрицей алмаза (КММА), таких как композиты алмаз-медь/алмаз-алюминий, и теплопроводящих интерфейсных материалах (ТИМ, в данном случае особое внимание уделяется алмазным теплопроводящим гелям).
Композиты с металлической матрицей алмаза
Алмаз, как армирующая фаза, обладает чрезвычайно высокой теплопроводностью (достигающей 600–2200 Вт/м·К при комнатной температуре), что делает композиты с металлической матрицей алмаза отличными по теплопроводности. Например, композит алмаз/медь с объемной долей алмаза 35% достигает теплопроводности 602 Вт/м·К. Такая высокая теплопроводность делает его идеальным для применений, требующих эффективного рассеивания тепла, таких как корпусирование электронных компонентов и мощных электронных устройств. Низкий коэффициент теплового расширения алмаза в сочетании с металлической матрицей (например, медью или алюминием) эффективно снижает коэффициент теплового расширения материала. Это свойство помогает уменьшить изменение размеров при колебаниях температуры, повышая стабильность и надежность устройства.
Алмазный теплопроводящий гель
Как и у других теплопроводящих гелей, характеристики алмазных теплопроводящих гелей во многом зависят от зрелости и качества процесса их приготовления. Такие факторы, как размер частиц наполнителя, объёмная доля наполнителя и процесс модификации, существенно влияют на общую теплопроводность геля.
Во-первых, размер алмазных частиц должен быть малым (менее 10 микрон), в противном случае будет сложно сформировать эффективную тепловую цепь.
Во-вторых, объёмная доля алмазных частиц наполнителя не должна быть ни слишком большой, ни слишком маленькой. Если она слишком мала, площадь контакта уменьшится, что также затруднит формирование эффективной тепловой цепи. Если она слишком большая, гель не сможет полностью смачивать поверхность алмазных частиц, что приведёт к образованию пустот и, следовательно, к снижению теплопроводности.
Наконец, для этого типа теплопроводящего гелевого наполнителя необходима модификация. В противном случае эти высокоповерхностно-активные частицы будут легко агломерироваться, что затруднит достижение равномерного распределения в органической полимерной смоле и приведет к снижению эффективности геля.
