I. Aluminium lwn Berlian
Dengan kemunculan era kuasa pengkomputeran AI, pengaliran haba tradisional dan penyelesaian pelesapan perlu segera mengatasi kesesakan-Aluminium logam mempunyai kekonduksian terma kira-kira 240 W/(m·K), jauh lebih tinggi daripada kebanyakan bahan seramik. Serbuk aluminium sfera boleh digunakan sebagai pengisi dalam gris terma, pad haba atau bahan perubahan-fasa, digunakan antara cip dan sink haba logam dalam senario di mana penebat elektrik tidak diperlukan atau boleh dicapai melalui reka bentuk struktur. Berlian, sebaliknya, menonjol kerana kekonduksian terma yang luar biasa (kira-kira 2000 W/(m·K) untuk kristal tunggal pada suhu bilik) dan pekali pengembangan terma (CTE) yang rendah. Ia bukan sahaja dianggap sebagai hala tuju penyelidikan yang penting tetapi juga telah dibangunkan dan digunakan dalam pelbagai produk, termasuk komposit kuprum (aluminium)/berlian, komposit silikon karbida/berlian, bahan filem nipis-CVD, salutan nanozarah dan bahan TIM yang menggabungkan serbuk mikro berlian.
II. Analisis dan Penyelesaian Masalah
Pengenalan kepada formula "R=BLT / (λ × A)" diperlukan. Di sini, R mewakili rintangan haba, BLT (Ketebalan Talian Ikatan) ialah ketebalan garis ikatan, λ ialah kekonduksian terma bahan, dan A ialah kawasan sentuhan. Formula ini secara intuitif menunjukkan bahawa rintangan haba, sebagai ukuran keupayaan bahan untuk menghalang aliran haba, adalah berkadar songsang dengan kekonduksian terma. BLT boleh difahami dengan mudah sebagai panjang laluan pengaliran haba, yang berkadar terus dengan rintangan haba dan oleh itu berkadar songsang dengan kekonduksian haba.
Tidak dinafikan, berlian mempunyai kekonduksian haba yang lebih tinggi λ daripada aluminium. Walau bagaimanapun, dalam amalan, "peningkatan ketara dalam kelikatan gris silikon mengehadkan jumlah pengisian serbuk berlian." Penyelidik, jurutera dan juruteknik dalam industri serbuk pastinya sudah biasa dengan cabaran yang dihadapi oleh Encik Liu. Penyelesaian biasa termasuk:
1, Rawatan salutan permukaan untuk mengurangkan interaksi zarah dan meningkatkan keserasian antara pengisi dan matriks, menangani isu seperti tenaga permukaan tinggi yang menyebabkan pengumpulan mudah.
2, Melaraskan morfologi zarah dan taburan saiz zarah. Serbuk sfera atau sferoid menawarkan kecairan yang lebih baik dan kelikatan yang lebih rendah. Menggabungkan zarah dengan saiz yang berbeza membolehkan zarah yang lebih kecil mengisi jurang antara yang lebih besar, membentuk rangkaian konduktif haba yang lebih padat dan lebih cekap dengan jumlah pecahan volum yang sama atau lebih rendah.
3, Mengoptimumkan proses penyebaran atau menggunakan bahan tambahan untuk memastikan serbuk pengisi tersebar sepenuhnya dan sama rata, mengelakkan ketakselanjaran tempatan yang boleh menjejaskan prestasi keseluruhan.
Di luar kaedah ini, pembinaan dan pengoptimuman struktur konduktif terma melibatkan pemilihan bahan dan strategi gabungan yang lebih kompleks dan pelbagai. Contohnya, zarah-zarah besar kristal tunggal-mempunyai struktur tersusun-dengan hampir tiada sempadan butiran yang rosak, meminimumkan penyerakan fonon dan membenarkan haba memindahkan tanpa halangan melalui kekisi kristal. Contoh lain ialah zarah polihedral, yang boleh mencapai "sentuhan-ke-muka" antara satah kristal, berbanding dengan "sentuhan titik{-ke-titik" zarah sfera, dengan ketara meningkatkan kawasan pemindahan haba. Selain itu, sinergi berbilang-komponen atau berbilang-morfologi boleh digunakan, seperti menggunakan kepingan atau rod (dengan nisbah aspek tinggi) yang diperbuat daripada bahan yang sama atau berbeza untuk membina rangkaian konduktif haba yang lebih berkesan.