EN
Орчин үеийн системд графитын цаасны дулаан дамжуулах зарчим
Графит цаасны дулаан зохицуулагч системд үзүүлэх үндсэн үйл явдал нь мэдрэг цахилгаан багаж хэрэгслээс дулааныг хурдан зөөхөд оршино. Нүүрстөрөгчийн атомын онцгой зургаан өнцөгт торон бүтцийн талаарх онцлогийн улмаас энэ материал нь хавтгай гадаргуугаар дулаан дамжуулах гайхалтай чадвартай болдог. Олон өндөр үзүүлэлттэй төхөөрөмжид голчлон халуун цэгүүд гэж нэрлэдэг, системийн тогтвортой байдлыг эрсдэлд оруулах температур хүртэл халдаг цэгүүд үүсдэг. Инженерүүд графит цаасны давхаргыг нэмснээр ийм цугласан дулааны энергийг харьцангуй том гадаргууд тараах боломжтой болдог. Энэхүү хажуу чиглэлийн дулаан шилжих нь эх сурвалжийн хамгийн өндөр температурыг бууруулдаг тул сэнс эсвэл дулаан шингээгч зэрэг хоёрдогч хөргөлтийн механизм илүү үр дүнтэй ажиллах боломжийг олгодог.
Анизотропик дулаан дамжуулалтыг тайлбарлав
Графиты хальсны хамгийн тодорхойлогч шинж чанар бол анизотроп байдал юм. Үүнийгээр физик шинж чанар нь хэмжилтийн чиглэлээс хамааран өөр өөр байдаг гэсэн үг юм. Хэвтээ хавтгайд (X-Y тэнхлэг), дулаан дамжуулах чадвар нь хүртэл хүрч болзошгүй бөгөөд энэ нь зэвсэг, цагаан тугалга зэрэг уламжлалт металлуудтай харьцуулахад дахин давамгайлсан байдаг. $1500$эсвэл $1800 \text{ W/m·K}$ харин хальсын зузаан чиглэлд (Z-тэнхлэг) дулаан дамжуулах чадвар нь ихэвчлэн $5$эсвэл $20 \text{ W/m·K}$ -ийн хооронд байх ба энэ нь харьцангуй бага байдаг. Энэ чиглэлийн илүүдэл нь зориуд бодож хийсэн шинж чанар юм. Энэ нь материалыг дулааны "дархлаа" болон "тархалт" -ийг зэрэг хийх боломж олгоно. Тухайн төхөөрөмжийн доторх хэсгийн дулааныг хурдан тархахыг хангаж, мөн дулааныг шууд мэдрэмтгий гадна талын хальс эсвэл хэрэглэгчийн талаас ил гарахаас сэргийлдэг.
Жижиг зайнууд дахь нугаламхай байдал ба тохирох чадвар
Орчин үеийн электрон бараанууд нь тасралтгүй нимгэрч, дотор нь нарийн олон янзын геометртэй болох шинж чанартай бөгөөд энэ нь хуучин хатуу дулаан салгагчидад томоохон сорилт болдог. Графитын цаас нь ямар ч хэлбэрт оруулж болох зэвсэглэх боломжтой, муруй гадаргуу эсвэл ирмэг дээр нь нугалам болгох боломжтой шийдэл санал болгодог. Энэ нь ихэвчлэн $0.025 \text{ мм}$ эсвэл $0.1 \text{ мм}$ —зэрэг маш нимгөхөөр байдаг тул төхөөрөмжийнхаа дотор зайгүй эзэлдэг. Энэхүү зэвсэглэх чадвар нь материалыг тэгш бус деталь бүрт нягт нийлүүлэх боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр дулаан дамжуулах эсэргүүцлийг бууруулдаг. Хугацаа өнгөрөх тутамдаа шилжих эсвэл урсаж гарах магадлалтай нимгэн дулаан дамжуулагч хальс эсвэл шингэн пастуудтай харьцуулахад графитын цаас нь утгагүй зайнд байрлах бөгөөд ухаалаг утас, маш нимгэн лэптоп зэрэг төхөөрөмжүүдэд найдвартай, баталгаатай дулаан дамжуулах замийг бүрдүүлдэг.
Дулаан салгах ба хамгаалах интеграцийн стратеги
Графиты хальс нь зөвхөн энгийн дамжуулагчийн үүрэгтэй байхаас гадна олон давхаргат дулааны шийдлүүдэд нэгдэж, комплекс орчныг удирдахад ашигладаг. Олон нийтийн гар утас зэрэг гарын төхөөрөмжүүдэд энэхүү материал нь нарийн полимерийн цаас эсвэл наалттай хамт ашиглан "дулааны самбай" гэх нийлмэл бүтээгдэхүүнийг үүсгэдэг. Энэ нь графиты хальсыг дэлгэцийн ар тал эсвэл батерейн хайрцагт хялбархан бэхлэх боломжийг олгодог. Ийм аргаар дулааныг том талбайд тарааж, төхөөрөмжийн гадаад гадаргууг бүхэлд нь пассив радиатор болгон ашиглах боломжийг бий болгодог. Энэ арга нэг цэгээс дулаан зайлуулахаас илүү үр дүнтэй бөгөөд том гадаргуун дээрх байгалийн конвекц, инфра улаан туяацаар дотоод температурыг бууруулдаг.
Гарын электрон багажийн хэт халсан цэгүүдийг арилгах
Ухаалаг утас, планшетийн салбарт халуун цэгүүд нь хэрэглэгчийн таашаал болон бүрэлдэхүүн хэсгийн үргэлжлэх хугацаанд ихээхэн асуудал болдог. Процессор эсвэл цахилгааны менежментийн чип хамгийн их ачаалал дор ажиллах үед жижигхэн нэг цэг дээр маш их халуун үүсгэдэг. Хэрэв энэ халууныг зохицуулахгүй бол тухайн дулаан нь дэлгэцийн эсвэл арын хучилтын гадаргуугаар мэдрэгдэж, төхөөрөмжийн гэмтэлээс хамгаалахын тулд ажиллагааг нь хязгаарлах магадлалтай. Графитын цаас нь энэ дулааныг немж барьж авч, металлын хүрээнүүд эсвэл төхөөрөмжийн доторын хамгаалалт руу тараах замаар анхдагч хамгаалалтын үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэхүү хурдан тархалт нь гадна талын ямар ч нэг цэгт гавшгай мэдрэгдэх шиг халуун үүсэхээс сэргийлдэг бөгөөд зэрэгцээ доторын чипүүд илүү өндөр тактын хурдтайгаар илүү урт хугацаагаар ажиллах боломжийг олгодог.
Мэдээллийн бүрэлдэхүүн хэсгийн хамгаалалт ба тусгаарлалт
Дулааны тархалтаас гадна графитын цаас нь цахилгаан соронзон саатуулалт (EMI) багасгах зэрэг үйлдэл үзүүлж чаддаг. Графит нь цахилгаан дамжуулагч чанартай нүүрстөрөгчийн хэлбэр учраас зөв газаршуулсан нимгэн хальс нь хүссэнгүй радио давтамжийн дохиог саатуулах эсвэл шингээхэд тусалдаг. Энэ хоёр үйлдэлийг ганц материал хангаж чаддаг нь орон зай, жин хязгаарлагдмал байдаг холбооны болон агаарын нисэх тэргүүний салбарт ихэд илүүддэг. Дулаан ба EMI-г ганц материалтайгаар зохицуулснаар загварчид нийт деталийн тоог бууруулах, угсруулгын процессыг хялбаршуулах боломжтой. Үүнээс гадна дамжуулагч бус давхаргатай болгоход цаас нь дулааны саатуулагч болон ажиллаж, ойролцоох чадлын транзистор эсвэл CPU-с үүсэх дулаанаас мэдрэгч эсвэл батерейг хамгаална.
Үйлдвэрийн дулааны хэрэглээнд найдвартай байдал, урт нас
Үйлдвэрийн дулаан зохицуулалтад графитын цаас ашиглахын хамгийн чухал давуу тал нь урт хугацаанд түүний байдал тогвортой байдаг явдал юм. Дулаан дамжуулагч тос, силиконлог дохигоноос ялгаатай нь графит "хатах", "хий гаргах" эсвэл фазын хуваагдалд орохгүй. Энэ нь химийн идэвхгүй бөгөөд ихэнх хүчил, суурь, органик уусгагчид тэсвэртэй. Ийм учраас спутникийн авионик, далайн гүнд байрлах мэдрэгч шиг хатуу орчинд эсвэл засвар үйлчилгээ хийхэд хэцүү байх удаан хугацааны ажиллагаатай тоног төхөөрөмжид ашиглахад тохиромжтой сонголт болдог. Материалын шинж чанар өндөр температурт сайжирдаг эсвэл тогвортой байдаг тул тоног төхөөрөмж нас бармагц ч дулаан зохицуулалтын систем үр дүнтэй ажиллах боломжийг хангана.
Дулаан дамжуулах материал солих
Графиты цаас нь улам бүр ихэдэлгүйн харилцагчийн халууны материалынаас (TIM) илүү өндөр гүйцэтгэлтэй оронд ашиглагдах болож байна. Цахилгаан тээврийн хэрэгсэл (EV) инвертер эсвэл 5G суурин станц зэрэг өндөр чадлын модульд халууны эх үүсвэр болон дулаан шингээгчийн хоорондын зааг нь чухал саад болдог. Ердийн дулааны зуурлагчид ихэвчлэн зөвхөн $1$эсвэл $8 \text{ W/m·K}$ дулаан дамжуулах чадалтай. Эдгээрээс өндөр цэвэр графитын цаасыг ашиглан солиход үйлдвэрлэгчид нэгдэлтийн дулаан эсэргүүцлийг хамгийн ихээр бууруулах боломжтой. Графитын Z-тэнхлэгийн дулаан дамжуулах чадал нь X-Y хавтгайнаасаа доогуур байгаа ч, цаасны маш нимгэн зузаан нь нийт дулааны эсэргүүцлийг маш бага болгох бөгөөд ихэвчлэн хэт зузаан уламжит материалыг давуу талд авч, дулааны циклд задрахгүй илүү бат бөх шийдлийг санал болгодог.
Жин хөнгөн болох болон тэгш хандлагын давуу тал
Манастай хөлсний болон автомашины салбарт жин бүрийг хэмнэх нь түлшний үр дүнтэй ашиглалт болон нийт гүйцэтгэлд хувь нэмэр болдог. Графитын цаас зэс эсвэл хөнгөн цагааны дулаан тархалтын хавтангаас харьцангуй хөнгөн байдаг бөгөөд нягт нь ихэвчлэн $1.0$ба $2.0 \text{ g/cm}^3$ . Хүнд металл foil-уудаас хаяж графитийн нарийн хавтгай руу шилжих замаар инженерүүд бага жинтэй, илүү сайн дулааны ажиллагааг олж авдаг. Мөн өндөр чанартай графитийн цаасыг байгалийн будаа графитаас үйлдвэрлэж болох тул зарим ховор нөөцийн нэмэгдэлтэй дулааны нэгдлүүдтэй харьцуулахад илүү тэсвэртэй, илүү их хэмжээтэй нөөц юм. Түүний найдвартай байдал нь бүтээгдэхүүний амьдралын мөчлөгийн туршид солилт бага хийх, хаягдал багасгах боломжийг олгох бөгөөд орчин үеийн ногоон үйлдвэрлэлтийн стандартын шаардлагатай нийцдэг. 
Түгээмэл асуулт
Графитийн цаас давталтан халах, хөргөх явцад өөрийн үйлчилгээг алдах уу?
Тийм, графитын цаасны дулааны циклд тэсвэртэй байдал маш сайн бөгөөд шингэн эсвэл цахиурын суурьтай дулааны материалуудад түгээмэл тохиолддог задралын асуудалд орохгүй. Цэвэр углийн бүтэцтэй хатуу төлөвт материал учраас цахилгааны гүйдэлтэй холбоотой тэлж, хатаж, уян хатан чанарыг алдахгүй. Бодитоор, графитын механик болон дулааны шинж чанарууд температур ихсэхэд тогтвортой байх эсвэл бага зэрэг сайжрах бөгөөд хэрэглэгчийн болон үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд урт хугацаанд дулаан зохицуулахад хамгийн найдвартай материалуудын нэг болох болно.
Графитын цаас цахилгаан дамжуулах уу, богино холболтын эрсдэл үүсгэх үү?
Тийм, графит нь гайхалтай цахилгаан дамжуулагч юм. Иймээс түүнийг электрон системд нэмж оруулах үед анхааралтай харьцах шаардлагатай. Хэрэв графитын цаасны ирмэгүүд PCB дээрх нээлттэй золгисон зангилаа эсвэл дамжуулах замуудад хүрзэл бол богино холболт үүсч болзошгүй. Энэ эрсдэлийг багасгахын тулд дулааны загварчлалт хийдэг инженерчид ихэвчлэн PET эсвэл Полиимид шиг нимгэн цахилгаанаас хамгаалах хальстай "багсаж авсан" графитын хавтанг ашигладаг. Эдгээр хальсууд нь графитын дулаан тархах чанарыг бүрэн хадгалж үлдэх боломжийг олгох ба зэрэгцээ нь цахилгаанаас хамгаалах шаардлагатай хамгааллыг нь хангаж, электрон бүрдэлтийн аюулгүй байдлыг хангана.
Графитын цаасны үйлчилгээ болон зэсэн фольгийн үйлчилгээ харьцуулахад ямар байх вэ?
Графитын цаас нь голдуу дулаан тархуулах хэрэглээнд зэсэн фольгоос илүү үйлчилдэг. Энэ нь голдуу хоёр шалтгаантай. Эхлээд түүний хавтгай дагуух дулаан дамжуулах чадвар ( $1500 \text{ W/m·K}$ ) нь цэвэр зэсний дулаан дамжуулах чадвараас (ойролцоогоор $400 \text{ W/m·K}$ ). Энэ нь гадаргуу дээр дулааныг харьцангуй хурдан тархах боломжийг олгоно. Хоёр дахь, ижил зузаантай зэсийн хальсны харьцацангуй графитэн цаас нь хамаагүй хөнгөн бөгөөд илүү уян хатан байдаг. Энэ жин багатай байх давуу тал нь гар утас, нисэх онгоцны хэрэглээнд маш чухал юм. Зэсийг шууд дулаан шилжүүлэхэд (Z-тэнхлэгийн дагуу) илүү сайн ч гэсэн, графитийн дэлгэрсэн чадвар болон бага жин нь гадаргуугийн температур болон халуун цэгүүдийг удирдахад илүү тохиромжтой сонголт болох болно.
Графитэн цаасыг хоосон орчинд ашиглаж болох уу?
Тийм, графит цаас нь огторгуйн судалгаа эсвэл лабораторийн тоног төхөөрөмж зэрэг хоолойд ашиглагдах тохиолдолд тааралтай сонголт юм. Дулаан дамжуулах тос, олон полимер суурьтай подлууд шиг бус графит цаас нь хоолойд "хий гаргалта" хийх боломжтой нүүрстөрөгчийн нэгдлийн нийлмэл бодис (VOC) агуулахгүй. Хий гаргалт нь мэдрэг гадаргуун оптик тоног төхөөрөмжийг бохирлох эсвэл хоолойн таг битүүмжлэлийг муутгахад хүргэж болзошгүй. Нүүрстөрөгчийн хатуу бүтэцтэй байдаг тул графит цаас нь хоолойд байх үедээ бүтцээ, дулаан дамжуулах чанараа хадгалан хадгалдаг бөгөөд конвекц боломжгүй, дамжуулалт л ашиглагдах орчинд бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хооронд найдвартай дулааны холбоог үүсгэдэг.
