তাপীয় ইন্টারফেস উপকরণ গবেষণা অগ্রগতি
তাপীয় ইন্টারফেস উপকরণগুলি মূলত তাপীয় পরিবাহী ফিলার এবং পলিমার দ্বারা গঠিত। তাপীয় পরিবাহী ফিলার সংযোজন পলিমারের তাপ পরিবাহিতাকে উন্নত করে, যেখানে পলিমারের ভাল নমনীয়তা, কম খরচে এবং সহজ প্রক্রিয়াকরণ এবং ছাঁচনির্মাণের সুবিধাগুলি বজায় থাকে। তাপীয় ইন্টারফেস উপাদানের তাপ পরিবাহিতা ফিলার ভগ্নাংশের উপর নির্ভর করে। যখন ফিলার ভগ্নাংশ অপর্যাপ্ত হয়, তখন বিচ্ছুরিত পৃথক কণাগুলি সন্নিহিত কণাগুলির সংস্পর্শে আসতে পারে না (চিত্র 5(a)), এবং তাপীয় পরিবাহী কণা নেটওয়ার্ক গঠিত হতে পারে না। যখন ফিলার ভগ্নাংশ একটি নির্দিষ্ট স্তরে (পার্কোলেশন থ্রেশহোল্ড) পৌঁছে, তখন একটি অবিচ্ছিন্ন তাপ নেটওয়ার্ক তৈরি হতে শুরু করে (চিত্র 5(b)), যাতে পলিমার কম্পোজিটের তাপ পরিবাহিতা দ্রুতগতিতে বৃদ্ধি পাবে।
যাইহোক, কীভাবে 20 W/mK-এর বেশি তাপ পরিবাহিতা এবং 0.01 Kcm2/W-এর কম একটি ইন্টারফেস তাপীয় প্রতিরোধের মান প্রস্তুত করা যায় তা এখনও একটি বিশাল চ্যালেঞ্জ। এই অসুবিধার প্রতিক্রিয়া হিসাবে, ন্যাশনাল কী R&D প্রোগ্রাম-স্ট্র্যাটেজিক অ্যাডভান্সড ইলেকট্রনিক ম্যাটেরিয়ালস কী স্পেশাল প্রজেক্টের অর্থায়নে, গবেষক সান রং এর নেতৃত্বে, সেনজেন ইনস্টিটিউট অফ অ্যাডভান্সড টেকনোলজি, চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেস, এবং সাংহাই জিয়াওটং। ইউনিভার্সিটি, সাউথইস্ট ইউনিভার্সিটি, টংজি ইউনিভার্সিটি, এবং সুঝো ন্যানো, চাইনিজ অ্যাকাডেমি অফ সায়েন্সেস দ্য ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজি এবং ন্যানো-বায়োনিক্স, নিংবো ইনস্টিটিউট অফ মেটেরিয়ালস, চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেস এবং সাংহাই ইউনিভার্সিটি উচ্চ-কার্যকারিতা তাপীয় ইন্টারফেস উপকরণগুলির আণবিক নকশা করেছে, ইন্টারফেসের তাপীয় প্রতিরোধের মাইক্রো-ন্যানো-স্কেল পরিমাপ, এবং উচ্চ-কার্যক্ষমতা সম্পন্ন তাপীয় ইন্টারফেস উপাদান বিকাশের জন্য ইন্টারফেসে অ্যাকোস্টিক-ইলেক্ট্রনিক কাপলিং মেকানিজমের গণনা এবং সিমুলেশন। এই ভিত্তিতে, প্রস্তুত থার্মাল ইন্টারফেস উপাদান উচ্চ শক্তি ঘনত্ব ইলেকট্রনিক ডিভাইসে প্রয়োগ করা হয়, এবং উচ্চ শক্তি ঘনত্ব ইলেকট্রনিক ডিভাইসে এর সাধারণ প্রয়োগ যাচাই করা হয়।
সিরামিকের উচ্চ তাপ পরিবাহিতা এবং চমৎকার বৈদ্যুতিক নিরোধকও রয়েছে, যা বিশেষত বৈদ্যুতিক নিরোধক প্রয়োজন এমন এলাকার জন্য উপযুক্ত। রিপোর্ট করা সিরামিক ফিলারগুলির মধ্যে, বোরন নাইট্রাইড (বিএন) এর খুব উচ্চ তাপ পরিবাহিতা রয়েছে এবং তাপ ব্যবস্থাপনা অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে এটি সবচেয়ে আকর্ষণীয় গবেষণা বস্তু হয়ে উঠছে। 2017 সালে, ঝাং এট আল। ভ্যাকুয়াম পরিস্রাবণ দ্বারা সময়মতো এইচ-বিএন ঝিল্লি প্রস্তুত করে, এবং জল-দ্রবণীয় পলিমার পলিভিনাইল অ্যালকোহলকে এইচ-বিএন-এ অনুপ্রবেশ করে একটি এইচ-বিএন/পলিভিনাইল অ্যালকোহল কম্পোজিট উপাদান তৈরি করে। প্রস্তুতির প্রক্রিয়াটি চিত্র 6(ক) এ দেখানো হয়েছে। যখন h-BN-এর বিষয়বস্তু 27 ভলিউম% হয়, তখন সর্বোচ্চ প্লেনে এবং প্লেনের বাইরের তাপ পরিবাহিতা যথাক্রমে 8.44 W/m·K এবং 1.63 W/m·K-তে পৌঁছাতে পারে (চিত্র 6(b))। উপরন্তু, Yu et al. ভ্যাকুয়াম হট প্রেসিং ব্যবহার করে প্রস্তুত এইচ-বিএন/থার্মোপ্লাস্টিক পলিউরেথেন কম্পোজিট। যখন h-BN বিষয়বস্তু 95 wt% হয়, তখন যৌগিক উপাদানের ইন-প্লেন তাপ পরিবাহিতা 50.3 W/m·K এর মতো উচ্চ হয়, যা Fu et al দ্বারা রিপোর্ট করা ফলাফলের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।
তাপ বাহক হিসাবে ইলেকট্রন ব্যবহারের কারণে ধাতুগুলির উচ্চ অভ্যন্তরীণ তাপ পরিবাহিতা রয়েছে এবং তাপীয় ইন্টারফেস উপকরণগুলির জন্য সাধারণত ব্যবহৃত তাপীয় পরিবাহী ফিলার হয়ে উঠেছে। উদাহরণস্বরূপ, জু এট আল। একটি উচ্চ ভিত্তিক Ag তাপীয় পরিবাহী নেটওয়ার্ক প্রস্তুত করতে ইলেক্ট্রোডিপজিশন পদ্ধতি ব্যবহার করে। এটির দ্বারা প্রস্তুতকৃত তাপীয় ইন্টারফেস উপাদানটির তাপ পরিবাহিতা 30.3 W/m·K, যা এলোমেলো বিচ্ছুরণ পদ্ধতি (1.4 W/m·K) দ্বারা প্রস্তুত করা পলিমার যৌগ থেকে অনেক বেশি। ওয়াং এট আল। দেখা গেছে যে একই ফিলার সামগ্রীর অধীনে (0.9 wt%), তামা ন্যানোয়ারের সিলভার ন্যানোয়ারের তুলনায় পলিমারের তাপ পরিবাহিতা উন্নত করার ক্ষমতা বেশি। উপরন্তু, কিভাবে ধাতু এবং পলিমার মধ্যে ইন্টারফেস তাপ প্রতিরোধের কমাতে খুবই গুরুত্বপূর্ণ. ধাতব পৃষ্ঠে জৈব অণু বা অজৈব ফিলারগুলির পরিবর্তনের উন্নতি ধাতু এবং পলিমারের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া বল বৃদ্ধি করতে পারে এবং তারপরে ধাতু এবং পলিমারের মধ্যে ইন্টারফেস হ্রাস করতে পারে। তাপ প্রতিরোধের, পলিমার কম্পোজিটের তাপ পরিবাহিতা উন্নত করে। উপরন্তু, Jeong et al. উচ্চ তাপ পরিবাহিতা, স্থিতিস্থাপকতা এবং প্রসারিততা সহ একটি থার্মোইলাস্টিক বডি তৈরি করার জন্য PDMS ম্যাট্রিক্সে তরল ধাতু ফিলারের ধারণাটি সম্প্রতি চালু করেছে। ধাতব-ভিত্তিক তাপীয় ইন্টারফেস উপকরণগুলির আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ গবেষণা দিক রয়েছে - অবিচ্ছিন্ন ধাতু-ভিত্তিক তাপীয় ইন্টারফেস উপকরণ। উদাহরণস্বরূপ, Sn-Ag-Cu ভিত্তিক অ্যালয় বা Sn-Bi ইলেকট্রনিক প্যাকেজিংয়ে স্ট্যান্ডার্ড সীসা-মুক্ত সোল্ডার হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে এবং প্রায়শই তাপীয় ইন্টারফেস উপকরণ হিসাবে ব্যবহৃত হয়। এর সুবিধাগুলি হল উচ্চ তাপ পরিবাহিতা, কম ইন্টারফেস তাপ প্রতিরোধের, উচ্চ নির্ভরযোগ্যতা এবং কম খরচ। তরল ধাতু একটি তাপীয় ইন্টারফেস উপাদান যা সাম্প্রতিক বছরগুলিতে অনেক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। এর প্রধান উপাদান হল ধাতব গ্যালিয়াম (Ga) এবং এর সংকর ধাতু। এটির কম গলনাঙ্ক, চিপগুলির সাথে ভাল আর্দ্রতা এবং কম ইন্টারফেস তাপীয় প্রতিরোধের সুবিধা রয়েছে। যাইহোক, তরল ধাতু-ভিত্তিক তাপীয় ইন্টারফেস উপকরণগুলির জন্য কীভাবে এটিকে উপচে পড়া থেকে রোধ করা যায় তা সবচেয়ে বড় সমস্যা এবং চ্যালেঞ্জ।
