Giải pháp
Bọt nhựa kỹ thuật giúp cải thiện khả năng quản lý nhiệt trong các thiết bị điện tử:
SunForce™ là gì?
Sản phẩm SunForce™ là hạt xốp được làm từ nhựa PPE biến tính XYRON™ kết hợp các đặc tính vật lý tuyệt vời của nhựa PPE biến tính—bao gồm khả năng chịu nhiệt, độ ổn định về kích thước và khả năng hấp thụ nước thấp—với trọng lượng nhẹ và các đặc tính tá dược tốt (tính linh hoạt về hình dạng) của bọt dạng hạt.
Hơn nữa, sự kết hợp giữa khả năng chống cháy và khả năng chịu nhiệt cho phép bọt SunForce™ đáp ứng tiêu chuẩn chống cháy UL94 V-0 nghiêm ngặt ngay cả khi ở dạng vật liệu bọt dạng hạt.
Vì các sản phẩm SunForce™ được sản xuất bằng phương pháp tạo bọt trong khuôn nên chúng cũng lý tưởng cho sản xuất hàng loạt.
Ngoài ra, cấu trúc bong bóng độc lập của bọt SunForce™ làm cho vật liệu này trở thành chất cách nhiệt tuyệt vời.
| Vật liệu | Độ dẫn nhiệt (W/m･K) | Vật liệu | Độ dẫn nhiệt (W/m･K) | Vật liệu | Độ dẫn nhiệt (W/m･K) |
|---|---|---|---|---|---|
| Ống nano cacbon | 5500 | LCP (Polymer tinh thể lỏng) | 0,56 | Lực Mặt™ Trời (x5) | 0,041 |
| Kim cương | 2000 | FRP (Nhựa gia cường sợi) | 0,26 | Sợi xenluloza | 0,040 |
| Đồng | 370 | PPS (Polyphenylene Sulfide) | 0,26 | Bông khoáng Rockwool | 0,038 |
| Nhôm | 200 | Polycarbonate | 0,19 | Lực Mặt™ Trời (x7) | 0,038 |
| Than chì | 120 | ABS | 0,19 | Bông thủy tinh 32K | 0,036 |
| Sắt | 80 | Polyvinyl clorua (PVC) | 0,17 | Bọt Melamine | 0,035 |
| Carbon-đồng | 41 | Ván ép | 0,16 | Lực Mặt™ Trời (x10) | 0,034 |
| Nhôm oxit | 32 | Ván dăm | 0,15 | Bọt polystyrene đùn (Loại 3) | 0,028 |
| Thép không gỉ | 16 | PPE đã sửa đổi | 0,15 | Bọt urethane cứng (Loại 1 #1) | 0,024 |
| Nhựa gia cố sợi carbon | 4.7 | Polystyren | 0,15 | Không khí | 0,022 |
| Zirconia | 3.0 | Gỗ bách | 0,095 | Silica khí gel | 0,017 |
| Bê tông | 1.6 | Gỗ tuyết tùng | 0,087 | Khí cacbonic | 0,015 |
| Thủy tinh | 1.0 | Nút chai | 0,043 | Vật liệu cách nhiệt chân không | 0,002 |
| Nước | 0,58 | – | – | – | – |
Sau đây chúng tôi trình bày hai ứng dụng minh họa khai thác các đặc tính độc đáo của bọt SunForce™ để cải thiện khả năng quản lý nhiệt trong các thiết bị điện tử.
Mẫu đơn 1:
Vật liệu cách nhiệt có thành mỏng, hình dạng phức tạp
SunForce™ rất phù hợp để sản xuất hàng loạt vật liệu cách nhiệt có thành mỏng, hình dạng phức tạp do khả năng chịu nhiệt và chống cháy cao (được chứng nhận theo tiêu chuẩn UL94 V-0) có nguồn gốc từ vật liệu. Nó được tạo thành bằng cách tạo bọt trong khuôn sử dụng các hạt có đường kính nhỏ làm nguyên liệu thô. Điều này cho phép sản xuất hàng loạt vật liệu cách nhiệt phù hợp với hình dạng phức tạp của các thành phần.
| Loại bọt | SunForce™ | EPS (Polystyrene giãn nở) |
EPP (Polypropylene giãn nở) |
Tấm xốp Urethane |
|---|---|---|---|---|
| Phương pháp hình thành | Tạo bọt trong khuôn | Tạo bọt trong khuôn | Tạo bọt trong khuôn | Đùn bọt |
| Khả năng định hình | +++ | ++ | ++ | -- |
| Tạo hình thành mỏng | ++ | -- | -- | -- |
|
Khả năng chịu nhiệt |
++ | - | -- | - |
| Chống cháy | UL94 V-0 | Dễ cháy | Dễ cháy | Dễ cháy |
Để áp dụng vật liệu cách nhiệt cho các thành phần phức tạp, bông thủy tinh hoặc bọt urethane thường được công nhân áp dụng bằng tay. Tuy nhiên, sử dụng SunForce™ không chỉ nâng cao hiệu quả quản lý nhiệt thông qua khả năng cách nhiệt cao mà còn góp phần ngăn ngừa ngưng tụ, giảm số lượng bộ phận (tiết kiệm nhân công và chi phí) và cải thiện năng suất và độ chính xác lắp ráp (đảm bảo chất lượng sản phẩm ổn định) trong quá trình lắp ráp.
Những đặc tính này cho phép SunForce™ được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đòi hỏi hiệu suất cao và độ an toàn cao, chẳng hạn như các bộ phận làm mát cho ô tô, các bộ phận làm mát cho thiết bị truyền thông 5G/6G và bộ điều hòa năng lượng mặt trời, các bộ phận làm mát bằng nước cho trung tâm dữ liệu và máy chủ AI, bộ tách dầu động cơ và ống dẫn điều hòa không khí.
Ứng dụng mẫu 2: Vật liệu cách nhiệt cho môi trường có nhiệt độ và độ ẩm cao
SunForce™ cũng thích hợp để quản lý nhiệt trong môi trường có nhiệt độ và độ ẩm cao như máy giặt và máy sấy.
Trong quá trình mô phỏng ứng dụng vào máy giặt sấy kiểu lồng giặt, người ta thấy rằng tính chất cách nhiệt cao của sản phẩm này giúp duy trì nhiệt độ bên trong lồng giặt trong quá trình sấy, giảm thất thoát năng lượng, như thể hiện trong hình bên dưới.
SunForce™ có độ bền cơ học và độ ổn định về kích thước ngay cả trong môi trường nhiệt độ cao và độ ẩm cao, giúp có thể sản xuất hàng loạt vật liệu cách nhiệt hiệu suất cao. Ngoài ra, khả năng chống cháy cao (UL94 V-0) giúp phù hợp để lắp đặt xung quanh các điểm kết nối điện trong các thiết bị gia dụng và thiết bị điện tử.
Mẫu đơn 3:
Vật liệu chắn nhiệt sử dụng SunForce™
Ví dụ đầu tiên của chúng tôi sử dụng tấm chắn nhiệt SunForce™ để đạt được khả năng cách nhiệt trong bảng mạch điện tử có các linh kiện tỏa nhiệt cao (chẳng hạn như có thể tìm thấy trong bộ phận PCS trong máy phát điện năng lượng mặt trời).
SunForce™ khiến chúng trở thành vật liệu lý tưởng cho tấm chắn nhiệt để cách ly vùng phát nhiệt với vùng không phát nhiệt của bảng mạch điện tử.Khả năng cách nhiệt tuyệt vời, tính linh hoạt về hình dạng, khả năng chống cháy và khả năng chịu nhiệt của bọt
Các hình dưới đây cho thấy sự phân bố nhiệt độ bên trong một thiết bị điện tử, được tính toán bằng mô hình mô phỏng phân tích nhiệt, trước và sau khi bổ sung tấm chắn nhiệt SunForce™ cách ly nhiệt để cách ly các thành phần tỏa nhiệt cao khỏi các thành phần không phát nhiệt. Những kết quả này chứng minh cách các giải pháp quản lý nhiệt SunForce™ có thể giảm đáng kể nhiệt độ bên trong thiết bị.
Ví dụ này chứng minh cách tấm chắn nhiệt làm từ bọt SunForce™ có thể đơn giản hóa quá trình thu nhỏ các thiết bị điện tử bằng cách giảm nhiệt độ vận hành, ngăn ngừa sự xuống cấp của linh kiện và cho phép linh hoạt hơn trong cách bố trí linh kiện.
Mẫu đơn 4:
Ống dẫn cách nhiệt SunForce™
Ví dụ thứ hai của chúng tôi liên quan đến việc lắp đặt các ống dẫn SunForce™ cách nhiệt trên một bảng mạch điện tử được trang bị các thành phần tỏa nhiệt cao. Điều này bổ sung cho ví dụ về tấm chắn nhiệt được thảo luận ở trên bằng cách trình bày một cách thay thế trong đó các đặc tính độc đáo của bọt SunForce™ có thể được khai thác để cải thiện hiệu suất quản lý nhiệt trong các thiết bị điện tử.
Sự khác biệt về nhiệt độ hoạt động của các linh kiện điện tử tạo ra luồng khí đối lưu bên trong các thiết bị điện tử. Trong một số trường hợp, nhiều yếu tố khác nhau—chẳng hạn như cách bố trí các linh kiện hoặc sự phân bố nhiệt độ bên trong thiết bị—có thể kết hợp lại để cản trở luồng khí qua các vùng thiết bị cụ thể, làm giảm hiệu suất của các cơ chế làm mát và khiến nhiệt độ linh kiện tăng lên.
Vấn đề luồng không khí bị cản trở phát sinh trong hệ thống cụ thể được xem xét trong ví dụ này: một đơn vị PCS pin mặt trời được trang bị quạt làm mát bên trong, được mô tả sơ đồ ở bên trái trong hình bên dưới. Để giảm thiểu vấn đề này, chúng tôi đã cải thiện thiết kế bằng cách lắp đặt các ống dẫn SunForce™ cách nhiệt xung quanh đơn vị quạt, như được hiển thị bên phải bên dưới.
Các sơ đồ luồng khí bên dưới cho thấy luồng khí mô phỏng qua thiết bị điện tử trước và sau khi thêm ống dẫn SunForce™. So sánh các sơ đồ này, chúng ta thấy rằng các ống dẫn tạo ra các đường dẫn mới để luồng khí lưu thông qua thiết bị, đảm bảo luồng khí được kiểm soát trơn tru ở mọi giai đoạn từ nạp đến xả. Sự cải thiện về chất lượng luồng khí đặc biệt đáng kể ở vùng lân cận các thành phần tỏa nhiệt.
Phân bố nhiệt độ mô phỏng được biểu thị bên dưới: Luồng khí được kiểm soát nhờ sự hiện diện của các ống dẫn giúp giảm đáng kể nhiệt độ của các bộ phận.
Ví dụ này chứng minh cách ống dẫn cách nhiệt làm từ bọt SunForce™ có thể cải thiện khả năng kiểm soát luồng không khí trong các thiết bị điện tử, do đó làm giảm nhiệt độ linh kiện, ngăn ngừa sự xuống cấp của linh kiện và cho phép bố trí linh kiện linh hoạt hơn.
