EN
Бүгүнкү системаларда графит кағаздын жылуулук өткөрүмдүлүгүнүн принциптери
Графит кағазынын жылу менен баш келтирүү системаларындагы негизги функциясы сезгич электрон компоненттерден жылдырмак үчүн жылуулуктун тез арада жылып кетишин камсыз кылуу. Көмүртек атомдорунун уникалдуу алты бурчтуу тор структурасына байланыштуу, бул материал жазык бети боюнча жылуулук өткөрүүнүн ооруп чыгып туруучу мүмкүнчүлүгүнө ээ. Көптөгөн жогорку өнүмдүүлүктөгү циркуиттерде, көбүнчө «ысык жерлер» деп аталган жергиликтүү жылуулук булагы, бүтүндөй системанын туруктуулугуна коркунуч тудурган температурага жетүү мүмкүн. Графит кағазынын катмарын кошкондо инженерлер бул концентрленген жылуулук энергиясын көптөгөн жолу чоңдо болгон бет аянтына чейин «таркатууга» мүмкүндүк алат. Бул жактан жылуулуктун таркатылышы булактагы максималдуу температураны төмөндөтөт жана шамал түрбөсү же радиатор сыяктуу экинчи дерестьтөө механизмдеринин эффективдүү иштешине мүмкүндүк берет.
Анизотроптук Жылуулук Өткөрүмдүүлүгү Түшүндүрүлгөн
Графит кағаздын эң мүчөлүү өзгөчөлүгү анизотроптук сымал касиет, башкача айтканда, анын физикалык касиеттер өлчөм багытына жараша өзгөрөт. Горизонталдуу тегерек (X-Y оси) боюнча жылуулук өткөрүмдүүлүгү мыс же алюминий сыяктуу улуттук металлдарга караганда көп жогору болуп, $1500$чейин $1800 \text{ W/m·K}$ чейин жетүү мүмкүн. Карама-каршы тараптан, барактын калыңдыгы боюнча (Z-оси) жылуулук өткөрүмдүүлүгү көп төмөн, адатта $5$чейин $20 \text{ W/m·K}$ диапазонунда колонот. Бул багытталган өзгөчөлүк ишенчи менен долбоорлоно. Бул материалды жылуулукту тез арада түзүлүштүн ичинде таратып, жылууга сезимдуу сырткы корпуско же колдонуучуга жакын беттерге чачыратылбай турган термалдык "экранны" жана "тараткычты" бир убакытта кылчылаштырат.
Тар жайларда ийкемдүүлүк жана ыңгайлуулук
Модернаттык электроника түзөлүштөр калыңдыгы азайып, ички геометриясы татаал болуп баратат, бул ганаалык катуу радиатордор үчүн чынайы кыйынчылык түзөт. Графит кағаз күртүнөн кийинки формаларга кырктырып жана ийри беттерге же бурчтарга ойгонуп колдонулбай турган өтө гибкел чечимди сунуштайт. Ал өтө жымыш, көбүнчө $0.025 \text{ mm}$ чейин $0.1 \text{ mm}$ —каражаттын ичинде аз орун алат. Бул гибкелтик компоненттердин тегерек эмес беттери менен жакын байланышын камсыз кылып, термалдык интерфейстин каршылыгын төмөндөйт. Узакка созулган убакыт ичинде жылышы же чыгышы мүмкүн болгон калыңдыгыраак термалдык подложкаларга же суюк пасталарга каршы, графит кағаздын туруктуу барабы смартфондордун жана өтө жымыш ноутбуктардын тар салмагына так тийиштүү туруктуу термалдык жолду камсыз кылат.
Жылуулуктун таралышын жана экрандоону интеграциялоо стратегиялары
Графит кағазы жөнөкөй өткөрүүчү катары гана эмес, көп катмардуу жылуулук чечимдерине киргизилүү менен толук чөйрөлүк башкарууну камсыз кылуу үчүн колдонулат. Көптөгөн мобильдүү түзмөктөрдө материал тонко полимер пленкалар же клейлер менен бирге колдонулуп, композиттүү "жылуулук этикеткасын" түзөт. Бул кағазды дисплейдин артына же аккумулятор корпусуна оңой орнотууга мүмкүндүк берет. Жылуулукту ушул чоң беттер боюнча таратуу аркылуу системаны түзмөктүн сырткы бетин пассивдүү радиатор катары колдонууга мүмкүндүк берет. Бул усул ички температураны төмөндөтүү үчүн чоң беттен табигый конвекцияны жана инфра-кызыл сәулөлөрдү колдонуу менен жалгыз чыгуучу нүктөгө таянышынан көбүрөөк тиийли.
Мобильдүү электроникадагы ысык нүктөлөрдү жоюу
Телефон жана планшеттик индустрияда колдонуучунун ыңгайлуулугу жана компоненттердин узак мөөнөтү үчүн ысык нукталар чоң кабат. Процессор же кубаттын башкаруу чипи максималдуу кубатта иштегенде, кичинекей аймакта күчтүү ысык пайда кылат. Бул ысыкты башкарган эмесе, экран же каптоодон ысык сезиле баштайт жана тескерисинче, кораптын ичиндеги чиптер узакка созулган жогорку такталыкта иштөөгө мүмкүндүк берет.
Сезгич компоненттерди экрандаштыруу жана бөлүп коюу
Жылуулукту таратууга кошумча, графиттик кагаз электр магниттүү бозгонуу (EMI) экранин камсыз алып турат. Графит - бул электрди өткөрүүчү углероддун формасы, туура жерге уяланган карточка абадан келген радио жыштыктарды блоктоого же жутууга жардам берет. Бул эки функциялык мүмкүнчүлүк байланыш жана аэрокосмостук секторлордо жогорку бааланат, анткени ал жерде мейкиндик жана салмак чектөөлөргө дуушар. Жылуулук жана EMI'ни башкаруу үчүн бир гана материалды колдонуп, долбоорчулар жалпы бөлүктөрдүн санын азайта алышат жана жыйноо процессин жөнөкөйлөштүрө алышат. Ошондой эле, изоляциялоочу катмарлар менен капталганда, кагаз жылуулук барьери катары иштей алат, ал жакында жайгашкан күч транзисторлору же CPU'лор тарабынан пайда болгон жылуулуктан сезгичтерди же аккумуляторлорду коргойт.
Өнөр жайындагы жылуулук колдонууларынын ишенчтүүлүгү жана узакка созулуучулугу
Өндүрүштөк жылуулук менен баш козгоодо графиттик кағазды колдонуудун эң маанилүү артыкчылыктарынын бири - узак мөөнөттөгү табигый туруктуулугу. Жылуулук майына же силикондук паддарга карата графит "куруй албайт", "буланбайт" же фазалык бөлүнүүгө дуушар болбойт. Ал химиялык инерттүү жана көбүнчө кислоталарга, негиздерге жана органикалык эриткичтерге каршы төөмөн. Бул ийне авионикасында же терең деңиздеги датчикалардай кыйын шарттарда иштөөгө же техникалык кызмат көрсөтүү кыйын болгон узак мөөнөттүк колдонуу үчүн идеалдуу вариант. Материалдын касиеттери чындыгында жогору температурада жакшыраак же туруктуу болот, ал эми техника убакыт өткөн сайын жылуулук менен баш козгоо системасы тиешелүү болуп калат.
Жылуулук Интерфейс Материалынын Ордуна
Графиттүү кагаз чыныгыч жылыткыч материалдардын (TIMs) жогорку өнүмүнө эмес альтернативалуу колдонулуп жатат. Электр транспорту (EV) инвертери же 5G базалык стансияларындагыдай жогорку кубаттуу модулдарда жылуулук булак менен радиатордун ортосундагы интерфейс маанилүү бутак болуп саналат. Стандарттык жылыткыч подуштардын көбүнчө жылуулук өткөрүүчүлүгү $1$чейин $8 \text{ W/m·K}$ болуп калат. Буларды жогорку тазалык графит кагазы менен алмаштыруу аркылуу жоочонунун жылуулук кедергисин маанилүү төмөндөтүүгө болот. Графиттин Z-осьтогу өткөрүмдүүлүгү анын X-Y тегинен төмөн болгон менен, барактын өтө жынгыч болушу жалпы жылуулук импедивин өтө төмөнкү деңгээлде кармоого мүмкүндүк берет, көптөгөн жолу traditional калың материалдардан жакшыраак натыйжалар алынат жана жылуулук циклдо жок болбой, өзгөчөлүү чечимди беришет.
Салмагынын төмөндөлүшү жана Өзүн-өзү камоо артыкчылыгы
Аэрокосмостук жана автомобиль өнөмдөрүндө, салмактын ар бир граммы отундун үнүмдүүлүгүнө жана жалпы өнүмдүлүккө тийишет. Графит кагазы алюминий же караңгыдан көрүнүктүү жол менен жеңил, анын тыгыздыгы кыйла төмөн $1.0$жана $2.0 \text{ g/cm}^3$ . Караңгы фольгодон жеңил графит парарага которулушу менен инженерлер өз алдынча салмак менен жакшыраак жылуулук өткөрүүчүлүккө жетишет. Ошондой эле, бийик сапаттуу графит кағазы табигый пластиналык графиттен жасалып, кээ бир убакыттын аралыгында жасалган жылуулук компаунддарына караганда көбүрөөк туруктуу жана кеңири таралган ресурсту чагылдырат. Анын бергеши продукттун жашоо цикли боюнча алмаштырууларды жана калдыктарды азайтат, заманбап жашыл өндүрүш стандарттарына ылайык келет. 
ККБ
Графит кағазы кайталанып жылынып-сокуп жаткан сайын өз эффектисин жоготобу?
Жок, графит кагазы жылуулук циклине өзгөчө туруктуу жана суюктук же силикон негизиндеги жылуулук материалдарынын ажырашынан жабыркабайт. Ал таза көмүртектен жасалган катуу материал болгондуктан, электр энергиясы менен байланышкан циклдердин таасиринен улам көбөйүп, кыскарып кетсе, бууланып, катууланып же ийкемдүүлүгүн жоготпойт. Чындыгында, графиттин механикалык жана жылуулук касиеттери температуранын жогорулашына жараша туруктуу бойдон калууда же бир аз жакшырууда, бул аны керектөөчүлөр үчүн да, өнөр жай үчүн да узак мөөнөттүү жылуулукту башкаруу үчүн эң ишенимдүү материалдардын бири кылат.
Графит кагазы электр өткөргүчтүк болуп эсептелинет жана кыска туташуу коркунучу бар?
Ооба, графит - электр өткөргүчтүн жакшы мисалы. Мунун аркасында ал электрондук системаларга киргизилгенде ийгиликтуу колдонулушу керек. Графит кағазынын четтери PCB боюнча ачык эритилген бирикмелерге же өткөргүч издерге тийип калса, кыска ток чыгышы мүмкүн. Бул коркунучту азайтуу үчүн жылуулук долбоорлочулоо көбүнесе PET же полиимид сыяктуу жылыткыч пленкалар менен ламинатталган "инкапсуляцияланган" графит барактарын колдонушат. Бул пленкалар графиттин жылуулук таралуу өзгөчөлүгү функционалдуу болуп калышы үчүн зарылдыкта электр изоляциясын камсыз кылат жана электрондук жыйналган буюмдун коопсуздугун камсыз кылат.
Графит кағазынын ишин мыс фольгодо менен салыштырмалуу кандай?
Графит кағазы жылуулук таралуу үчүн негизинен эки себептен мыс фольгодон жогорураак иштейт. Биринчи, анын тепкичтик жылуулук өткөргүчтүгү ( $1500 \text{ W/m·K}$ же андан да жогору) таза мыстыкына (приблизительно $400 \text{ W/m·K}$ бул бет барысында жылдырып жылуулук таратууга мүмкүндүк берет. Экинчи, графит кагаз бирдей калыңдыктагы мыс фольгодон кыйла жеңил жана эластик. Бул салмагынын арттыкчылыгы мобильдик жана аэрокосмостук колдонулуштар үчү маанилүү. Мыс жылуулукту анын калыңдыгы аркылуу (Z-ось) түз агымы үчүн жакшы болушу мүмкүн, бирок графиттин жогорку таралуу мүмкүнчүлүгү жана төмөнкү салмагы аны беттердин темперацияларын жана ысык жерлерин башкаруу үчүн камсыз кылуучу тандоого айланат.
Графит кагазды вакуумдуу чөйрөдө колдонууга болобу?
Ооба, графит кағаз космостук изилдөөлөрдө же лабораториялык жабдуктарда колдонулган вакуумдуу колдонуулар үчүн идеалдуу мүмкүнчүлүк болуп саналат. Жылуулук майы же полимер негиздеги көптөгөн паддардан айырмаланып, таза графит кағаз вакуумда «чыгып кетүүчү» ушундай органикалык булагы бар улашмаларды (VOCs) камтыбайт. Бул чыгып кетүү сезимтал оптикалык беттердин буланышына же өзү вакуумдуу бекемдөөнүн бузулушуна алып келет. Ал карбондун катуу структурасы болгандыктан, графит кағаз вакуумда өз бүтүндүгүн жана жылуулук өткөрүүчүлүгүн сактап, конвекция мүмкүн эмес жана өткөрүү гана мүмкүн болгон компоненттердин ортосунда ишенчтүү жылуулук байланышын камсыз кылат.
