Es habitual que un dispositivo electrónico genere calor durante su funcionamiento. Debe existir una solución fiable para gestionar este calor. De lo contrario, el dispositivo podría sobrecalentarse y reducir su rendimiento. Aquí es donde entran en juego los materiales de interfaz térmica. Estos materiales están diseñados para disipar el calor de los dispositivos electrónicos.
¿Pero alguna vez has pensado en cómo los TIM controlan un calor tan intenso? Lo hacen gracias a los materiales termoconductores que utilizan en su composición. Estos materiales poseen una mayor conductividad térmica para combatir los elementos térmicos. Pasemos a un análisis a fondo de todo este escenario. Para que comprendas los conceptos básicos,
Fundamentos de la conductividad térmica
Conductividad térmica Muestra la eficiencia con la que un material transfiere calor. Una mayor conductividad térmica significa suficiente capacidad para transferir calor. De igual manera, una menor conductividad térmica significa menor capacidad para transferir el calor.
La conductividad térmica generalmente se mide en Vatios por metro por Kelvin (W/m·K) unidad. La fórmula principal para medir la conductividad térmica es q=−k dT/dxEvalúa la transferencia de calor desde áreas de alta temperatura a áreas de baja temperatura.
- q se refiere al flujo de calor
- k se refiere a la conductividad térmica
- dT/dx se refiere a un gradiente de temperatura.
Los 10 mejores materiales conductores térmicos
1: Diamante
Entre los materiales con mejor conductividad térmica, el diamante ocupa el primer lugar. Ofrece una mayor conductividad térmica. 2200 W / mKEl diamante es compatible con aplicaciones de alto rendimiento y disipa eficazmente el calor de los componentes. Se utiliza principalmente en disipadores de calor, láseres y sistemas de defensa.
- Los diamantes duran más debido a su naturaleza sólida.
- El diamante no muestra cambios o estos son mínimos en su forma física bajo altas temperaturas.
- El diamante también ofrece aislamiento eléctrico.
2: Plata
La plata es un metal por naturaleza, mientras que en términos térmicos presenta un buen rango de conductividad. 429 W / mKSe utiliza en casi todos los materiales de interfaz térmica de alta gama donde se prioriza el máximo rendimiento. Las aplicaciones comunes de la plata son dispositivos médicos, paneles solares y grasa térmica.
- La plata se puede mezclar con otros materiales relevantes para mejorar el rendimiento.
- La plata ofrece flexibilidad sin comprometer el rendimiento.
- La plata no es tóxica y su uso es seguro en la mayoría de los casos.
3: Cobre
El cobre también es un metal por naturaleza, ofrece conductividad térmica de 400 W / mKSoporta el calor con mayor facilidad que otros metales. Esta característica lo convierte en una opción destacada en la mayoría de los casos. El cobre se utiliza ampliamente en productos industriales, como radiadores, tuberías de agua, cables y disipadores de calor.
- El cobre tiene una conductividad eléctrica de alto nivel.
- El cobre es más barato comparado con otros metales.
- El cobre es confiable y duradero.
4: oro
Aunque es una opción costosa en comparación con el cobre y la plata, todavía se utiliza en la industria aeroespacial, circuitos y cableado de componentes de alta gama. El oro tiene una conductividad térmica de... 315 W / mKLos elementos de electrones libres del oro lo convierten en una fuente eficiente de disipación de calor.
- Los ingredientes de oro no comprometen la calidad.
- El oro es resistente a la oxidación y la corrosión.
- El oro actúa como un escudo térmico debido a la reflexión IR.
5: Nitruro de aluminio
El nitruro de aluminio es otro material termoconductor en el quinto. Ofrece tanto conductividad térmica como aislamiento eléctrico para los componentes. El rango de su conductividad térmica es 237 W / mKTambién se conoce como una alternativa al óxido de berilio. Los fabricantes suelen utilizarlo en semiconductores y módulos de potencia.
- El nitruro de aluminio protege contra los choques térmicos.
- El nitruro de aluminio es duradero y confiable.
6: Carburo de silicio
La combinación de silicio y carbono da como resultado carburo de silicio. Es una buena fuente de transferencia de calor y ofrece una conductividad térmica de 270 W / mKEs un material resistente, fiable y duradero para uso extremo con un rendimiento estable. Es adecuado para electrónica, iluminación LED y la industria automotriz.
- El carburo de silicio es resistente a la oxidación y la corrosión.
- El carburo de silicio puede soportar mayores tensiones mecánicas.
7: Aluminio
El aluminio también es un buen material conductor térmico. Ofrece una conductividad térmica de 237 W / mKAunque tiene una conductividad ligeramente menor que el cobre, se sigue utilizando como alternativa. Ofrece propiedades como la resistencia a la oxidación y la corrosión. El aluminio se utiliza principalmente en luces LED, disipadores de calor y radiadores.
- El aluminio y el cobre se pueden mezclar para que resulte más rentable.
- El aluminio es ligero y mantiene el peso equilibrado.
- El aluminio es una opción económica.
8: Tungsteno
El tungsteno es un material conductor térmico de buena reputación. Presenta un rango de conductividad térmica de 172 W / mKEl tungsteno es resistente y anticorrosivo por su naturaleza física. Soporta fácilmente cualquier tipo de tensión mecánica sin comprometer su rendimiento. Es compatible con la electrónica de consumo, la industria aeroespacial y las herramientas industriales.
- El tungsteno se puede utilizar en electrodos.
- El tungsteno tiene un punto de fusión alto.
9: Grafito
En el puesto número 9 de la lista, tenemos el grafito, que presenta una conductividad térmica de 168 W / mKTiene una sólida capacidad para transferir calor eficientemente fuera de los componentes. El grafito es ligero y soporta tensiones mecánicas excesivas. Se utiliza principalmente en las industrias automotriz y electrónica.
- El grafito es un aditivo para mejorar la conductividad térmica.
- El grafito es un material fácil de encontrar y asequible.
10: Zinc
Aquí, el último material conductor térmico que tenemos es el zinc. Sin embargo, tiene una baja conductividad térmica. 116 W/mK. Aún se utiliza ampliamente como ingrediente en la fabricación de productos de gestión térmica. Ofrece propiedades antioxidantes y es resistente a la corrosión.
- El zinc es ligero y cómodo.
- El zinc se mezcla fácilmente con otros metales para mejorar los resultados finales.
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Conclusión
Como fabricante, comprender el papel de la conductividad térmica y materiales termoconductores Es importante. Ayuda a elegir la opción adecuada para la fabricación de materiales de interfaz térmica. Los diamantes son líderes en este aspecto en cuanto a conductividad térmica. Asimismo, la plata y el cobre son materiales ampliamente utilizados debido a su costo y disponibilidad. Además, otros materiales también tienen una importancia considerable según los requisitos del producto.
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