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5G浪潮下 高導熱石墨材料迎發展良機01
更新時間:2019-03-01 瀏覽數:

 石墨邦 2019-03-01


剛剛過去的2019年春晚,大家一定還記憶猶新。而春晚首當其沖的“黑科技”應是首次采用5G+4K網絡視頻傳輸,實現了4096*2160超高清分辨率視頻內容的實時傳播,使人們首次直觀地體驗到了5G的魅力。



5G到來,智能手機的“熱量”將何去何從?

在智能手機普及之前的1G和2G時代,手機較少受到散熱方面的技術困擾。但隨著3G智能機時代的來臨,手機硬件配置越來越高,CPU不斷向多核高性能方向升級,通信速率不斷提升,以及不斷追求手機的輕薄化、小型化,帶來的散熱需求也不斷上升,先后出現了導熱硅脂、導熱凝膠、導熱石墨片、多層石墨膜和熱管散熱等新材料和散熱器件。而對于即將到來的5G高速傳輸通信,散熱問題將成為智能手機前行的最大阻力。


華為輪值CEO徐直軍先生曾表示:“僅從芯片耗電量看,5G是4G的2.5倍?!边@意味著手機的導熱、散熱將是一個巨大的挑戰!

高導熱石墨材料將助力5G智能手機突破“散熱”難題!

導熱材料用于發熱源和散熱器的接觸界面之間,提高熱傳導效率,從而有效解決整個高功率電子設備的散熱問題,提高電子產品的工作穩定性及使用壽命。


高導熱石墨材料因其碳原子結構具有獨特的晶粒取向,可沿兩個方向均勻導熱,具備極其優異的平面導熱性能,導熱系數遠遠高于一般的純銅。石墨晶體的片層狀結構可很好地適應任何表面,同時具有密度低(輕量化)、高比熱容(耐高溫)、長期可靠等優點。

在智能手機的導熱和散熱材料中,綜合性能和成本考慮,石墨材料是散熱解決方案的首選材料。




       比重輕:1.0-1.9g/cm3(密度相當于銅的1/4到1/10,鋁的1/1.3到1/3);

  低熱阻,柔軟且容易裁切(可反復彎曲);

  超薄性:厚度(0.025-0.1mm);

  表面可以與金屬、塑膠、不干膠等其他材料組合以滿足更多的設計功能和需要。

導熱系數通常理解就是導熱的快慢,對于散熱器來說,越快越好,即數值越大越好;

  比熱容反映了質量相等的不同物質升高(或降低)相同的溫度時,吸收(或放出)的熱量并不相同,物質的比熱容越大,吸收(或放出)的熱量越多;

      密度越小,相同體積下物質質量較輕。



由兩幅圖可看出,導熱率當面,石墨散熱膜比傳統的散熱材料存在很大優勢;其次,石墨膜測試數據顯示,其具有溫度低,溫差小、速度快、時間段、迅速降溫、冷卻、比熱容小等特性。

導熱石墨材料又被分為天然石墨膜和人工合成石墨膜,或許大家會覺得兩種都是石墨制品應該不會有特別大的區別!如果這樣想那可就大錯特錯了。接下來我們將從幾個方面,來了解一下天然石墨膜和人工合成石墨膜的基本區別

1、顏色差異

可以看到天然石墨膜的顏色較暗,而人工石墨片的顏色是偏淺白色的。

    2、石墨密度

在顯微鏡下的天然石墨膜明顯比人工的要粗糙的多。因為人工石墨膜在合成時的雜質較少且密度要高于天然石墨膜。人工合成石墨導熱系數是700~1500w,而天然石墨導熱系數只有300~700w。

3、價格差異

人工石墨膜:人工石墨制造比天然石墨復雜且制作成本昂貴,故一般行業產品的需求都不會接受其成本。

天然石墨膜:天然石墨膜價格和其效果都能讓行業使用者接受并信服,故天然石墨膜已經在各行業用的非常成熟廣泛。

人工石墨膜和天然石墨膜兩種材料都是水平向導熱傳導的材料,由于人工石墨膜燒結需要高溫與天然石墨膜相比暫時成本較高,所以成本價格方面天然石墨片更有優勢,導熱方面則是人工合成的石墨片更有優勢。

人工石墨導熱膜制備工藝核心是PI膜炭化和石墨化過程

高導熱石墨材料及器件的國外廠商主要有日本松下、Graftech等企業。 


  • Panasonic(日本松下):日本松下從1998年起開始開發生產PGS石墨膜,2012年成功開發出厚度僅為10μm厚的石墨產品。

  • Graftech:建于1886年,世界上最大的石墨電極生產商,也是世界上最大的石墨碳素制品供應商,1996年在紐約交易所上市。

高導熱石墨材料及器件的國內廠商主要有碳元科技、中石科技、飛榮達等企業。

  • 碳元科技:成立于2010年8月,專注于高散熱石墨膜等相關產品的技術研發與生產,建有江蘇省高導熱石墨膜工程技術研究中心。

  • 中石科技:成立于1997年,主要產品包括導熱材料、EMI屏蔽材料等。

目前,石墨導熱材料行業還主要集中在日本松下等全球知名的企業手中,國內企業在該領域的起步相對要晚,技術積累性較差。但整體來看如中石科技、碳元科技等國內新型企業正在逐步切入該領域,以取得部分市場占有率。


     未完(字數限制),請接著看《5G浪潮下 高導熱石墨材料迎發展良機02》

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