Análisis en Profundidad del Control de Temperatura para Gel Térmico
En los últimos años, con el rápido desarrollo de la tecnología de la información electrónica, el calor generado por cada componente durante su funcionamiento ha aumentado considerablemente. Una temperatura excesivamente alta puede afectar la eficiencia operativa y la vida útil de los componentes, e incluso provocar su fallo; por lo tanto, se requieren medios de transferencia térmica más eficientes. Entre muchos materiales termoconductores, la silicona termoconductora es el material más ampliamente utilizado. Sin embargo, resulta difícil cubrir superficies irregulares, y la selección del espesor está limitada, además de que su resistencia térmica es mayor que la de la silicona líquida. El gel térmico puede resolver estos problemas.
El gel conductor térmico, también conocido como pasta de conductividad térmica o gel térmico de sílice, es una sustancia viscosa con alta conductividad térmica que se utiliza ampliamente en sistemas de gestión térmica de equipos electrónicos. Por ejemplo, componentes de alto rendimiento como procesadores y tarjetas gráficas en computadoras y servidores, así como estaciones base y otros dispositivos de alta potencia en equipos de comunicación. Al llenar el espacio diminuto entre los componentes electrónicos y el disipador, elimina el aire, un mal conductor del calor, formando así un canal continuo para la conducción térmica. Esto mejora significativamente la eficiencia con la que el calor se transfiere desde la fuente de calor hasta el disipador.
El gel térmico generalmente se fabrica a partir de resina de silicona, agente reticulante y relleno conductor térmico mediante procesos de agitación, mezcla, encapsulado y curado. Está disponible en formulaciones de un solo componente y de dos componentes. Entre ellas, el gel térmico de dos componentes se divide en componente A y componente B: el componente A está compuesto por resina de silicona, agente reticulante y relleno, mientras que el componente B contiene resina de silicona, catalizador y relleno. Ambos componentes se mezclan y curan para formar finalmente un gel conductor del calor.
Ventajas del gel térmico:
1. El gel térmico presenta características de bajo estrés y alto módulo de compresión. Puede comprimirse en una variedad de formas, llegando incluso a ser reducido hasta 100-200 μm. Además, la forma resultante tras el curado por extrusión no sufrirá cambios ni fluirá ni colapsará, lo que permite llevar a cabo una producción automática.
2. Buen contacto con el ensamblaje de productos electrónicos, que presenta baja resistencia térmica de contacto y excelentes características de aislamiento eléctrico.
3. Las propiedades físicas no se ven afectadas por la temperatura y pueden utilizarse en un amplio rango térmico (-40℃ ~ +200℃).
Soluciones de gel térmico
El gel térmico presenta un excelente rendimiento en la transferencia de calor. y el mezclado y la desespumación del gel térmico son factores clave para garantizar su rendimiento. Si los dos componentes del gel térmico no se pueden dispersar completamente, por ejemplo, si el polvo permanece en el fondo del recipiente, esto afectará la relación de mezcla del pegamento AB por unidad de volumen y, a su vez, influirá en el rendimiento general del producto. El gel térmico es principalmente una combinación de aceite y polvo; cuando el aceite y el polvo no se integran adecuadamente, es fácil que se produzca estratificación (separación). Generalmente, el contenido sólido en polvo del gel térmico es elevado, y el proceso de dispersión de materiales con alto contenido de sólidos suele generar gran cantidad de calor, lo que provoca que la viscosidad del material difiera del estado normal, prolongando así el tiempo de detección y reduciendo la eficiencia en el desarrollo de fórmulas.
Para resolver el problema de dispersión del gel térmico. En primer lugar, elija la máquina desespumante adecuada. Diferentes máquinas desespumantes presentan características y funciones distintas. Al seleccionar una máquina desespumante, es necesario determinar según la naturaleza del gel térmico y el grado de desgasificación requerido. Los diferentes procesos y equipos de mezcla desespumante afectan directamente las propiedades físicas y químicas de los materiales, lo que a su vez determina la aplicación específica de estos materiales en la industria.
Luego, elegir una máquina desespumante que satisfaga las necesidades de la aplicación es particularmente crucial. ZYE Technology ha desarrollado y lanzado la máquina desespumante de mezcla al vacío con refrigeración por aire ZYMC-350VS. (también conocido como homogeneizador de material no intervencionista). El modelo ZYMC-350VS refrigerado por aire es una máquina combinada de desaireación mixta que integra revolución, rotación, desaireación al vacío y enfriamiento en un solo equipo. Además, cuenta con funciones de control de temperatura, mezcla, desaireación y medición de temperatura, lo cual permite adaptarse a diferentes viscosidades del material sin dañarlo, mejorando simultáneamente su rendimiento para satisfacer las exigencias de aplicaciones con estándares más elevados.
El principio de funcionamiento de la máquina mezcladora desespumante:
Revolución: El portador gira alrededor del eje central a alta velocidad dentro de la cavidad del equipo, utilizando la fuerza centrífuga generada para hacer que el material dentro del portador se mueva en dirección vectorial, presionando hacia abajo y expulsando así las burbujas.
Rotación: La propia transportadora gira a alta velocidad, y bajo la influencia simultánea de la fuerza de revolución, el material se forma mediante la fuerza resultante en un flujo de remolino y se mezcla completamente.
Defoaming: Mediante una fuerte fuerza centrífuga, las burbujas dentro del material son empujadas hacia la superficie, y gracias a un alto vacío adicional, se logra eliminar completamente las burbujas internas del material.
Refrigeración: El aire frío se inyecta continuamente en la cámara de la máquina, y el calor generado por la fricción del material se elimina a tiempo, lo que permite controlar la temperatura de mezcla, mejorar la eficiencia y estabilidad de la mezcla de materiales, y prolongar el tiempo de manipulación de materiales como adhesivos.
Caso experimental:
Equipo experimental: Modelo ZYMC-350VS con refrigeración por aire ZYMC-350VS
Material experimental Gel térmico
Objetivo Experimental Para reducir el aumento de temperatura durante la mezcla del gel térmico mediante la utilización de una máquina desespumante.
Procedimientos Experimentales:
1. Prepare dos conjuntos del mismo material. El componente líquido y el componente sólido del material se colocan respectivamente en dos tazas del mismo tamaño y material, en proporción idéntica.
2. Se utilizó el modelo estándar ZYMC-350VS para mezclar uno de los materiales, y la mezcla a velocidad media y baja se llevó a cabo continuamente durante nueve ciclos (1 minuto cada vez). Después de 1 o 2 ciclos de mezcla, ya no había polvo seco y la mezcla resultante era uniforme; sin embargo, se observó un notable aumento de temperatura, alcanzando más de 50°C tras completar los nueve ciclos de mezcla.
3. El modelo ZYMC-350VS, refrigerado por aire, se utiliza para mezclar otro material con las mismas características nueve veces. Después de 1 o 2 mezclas, no queda polvo seco y la mezcla resulta homogénea en su totalidad. Cuando el material se mezcla tres veces, la temperatura del mismo se estabiliza gradualmente alrededor de los 40 grados, sin continuar aumentando.
Imagen experimental:
Comparación antes y después de la mezcla mediante el modelo estándar
Comparación antes y después de la mezcla mediante el modelo refrigerado por aire
Datos experimentales:
Model Estándar
Modelo refrigerado por aire
Análisis de Resultados
1. Los modelos estándar y los modelos refrigerados por aire pueden mezclar rápidamente el material de manera uniforme;
2. Durante las primeras cuatro mezclas, la diferencia en el aumento de temperatura entre el modelo refrigerado por aire y el modelo estándar es pequeña (aproximadamente 5 grados). Con el incremento del número de mezclas, el efecto de control de temperatura del modelo refrigerado por aire se vuelve gradualmente más evidente, y el material en el grupo refrigerado por aire se estabiliza progresivamente alrededor de los 40 grados.
3. Después de mezclar nueve veces, el control de temperatura por aire refrigerado es aproximadamente 12 grados inferior al aumento de temperatura del modelo estándar, y el efecto de control de temperatura por aire refrigerado es evidente.
Aplicaciones recientes
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