إزالة الغازات من معجون ذي لزوجة فائقة: إزالة الرغوة من الشحم الحراري عند ضغط 0.2 كيلو باسكال
يتم تركيب مواد التوصيل الحراري عالية الأداء (TIM)، بما في ذلك الشحوم الحرارية ومركبات تغيير الطور ومواد ملء الفجوات الهيكلية، بأحمال حشو صلبة قصوى.
للوصول إلى الموصلية الحرارية من 3.0 إلى أكثر من 12.0 واط/م·ك، يقوم المصممون بتعبئة ما يصل إلى 85% من وزن مساحيق الألومينا أو نتريد البورون أو أكسيد الزنك في بوليمرات السيليكون التفاعلية أو البولي يوريثان.
تُظهر المواد المعلقة الناتجة لزوجة تشبه المعجون تتجاوز في كثير من الأحيان 500000 إلى 1000000 ملي باسكال ثانية.
عند هذه العتبات الريولوجية القصوى، تبقى فقاعات الهواء المجهرية المحصورة محصورة بشكل دائم تحت تأثير الجاذبية العادية، وتعمل كعوازل حرارية شديدة تسبب ارتفاع درجة حرارة الجهاز.
تقوم شركة SMIDA بتصنيع خلاطات الطرد المركزي الكوكبية الفراغية المصممة لتحقيق فراغ نهائي يبلغ 0.2 كيلو باسكال مع تعريض الحاويات لمئات من تسارع الطرد المركزي.
في إلكترونيات الطاقة والمعالجات الدقيقة وحزم بطاريات المركبات الكهربائية، حتى وجود فراغ هوائي واحد بحجم 50 ميكرون في طبقة التوصيل الحراري يزيد المقاومة الحرارية بشكل كبير ويؤدي إلى انهيار القوس الكهربائي عالي الجهد.
تفشل طرق إزالة الغازات التقليدية - مثل أفران التفريغ الثابتة، أو الحمامات فوق الصوتية، أو الخلاطات الدوارة ذات التفريغ المنخفض - تمامًا مع المعاجين عالية اللزوجة.
يؤدي الفراغ الساكن إلى تمدد الفقاعات السطحية فقط، بينما تولد الموجات فوق الصوتية حرارة موضعية مدمرة دون التغلب على السحب اللزج.
يشرح هذا الدليل الهندسي الآليات الفيزيائية لإزالة الهواء بالطرد المركزي ثنائي المحور عند 0.2 كيلو باسكال ويحدد أفضل الممارسات لإنتاج المعجون الخالي من الفراغات.
فيزياء انحصار الفقاعات في المعاجين الكثيفة
وفقًا لقانون ستوكس، فإن سرعة الصعود النهائية لفقاعة هواء في سائل تتناسب طرديًا مع تسارع الجاذبية ومربع قطر الفقاعة، وتتناسب عكسيًا مع اللزوجة الديناميكية.
عندما تقفز لزوجة المعجون من 1000 ملي باسكال ثانية إلى 1000000 ملي باسكال ثانية، تنخفض سرعة الصعود الطبيعية للفقاعة الدقيقة التي يبلغ قطرها 10 ميكرون بمقدار ألف مرة.
في ظل جاذبية الأرض القياسية 1G، ستستغرق تلك الفقاعة أسابيع أو شهورًا لتقطع مسافة مليمتر واحد باتجاه السطح.
إن الاعتماد على الطفو المحيط أو غرف الفراغ الثابتة لا يوفر ببساطة قوة صاعدة كافية للتغلب على المقاومة اللزجة.
التسارع المركزي: مضاعفة قوة الطفو بمئات من قوى التسارع.
يقوم جهاز الطرد المركزي الكوكبي من شركة SMIDA بتدوير الحاويات المغلقة على طول محورين مستقلين في وقت واحد.
تؤدي الدورة الأولية حول محور الآلة المركزي إلى توليد تسارعات طرد مركزي تتجاوز 400 جي.
لأن كثافة الهواء المحصور (حوالي 1.2 كجم/م³) أقل بكثير من كثافة المعجون الحراري الكثيف (غالبًا من 2000 إلى 3000 كجم/م³)، فإن قوة الطفو الفعالة التي تدفع الفقاعة لأعلى تتضاعف أكثر من 400 مرة.
في الوقت نفسه، يؤدي دوران الحاوية إلى تدفق حمل حراري ثلاثي الأبعاد متدحرج يعمل باستمرار على تقليب طبقات المعجون العميقة باتجاه طبقة السطح.
فراغ فائق بقوة 0.2 كيلو باسكال: فقاعات دقيقة متمددة لتمزق سريع
تؤدي قوة الطفو المركزية إلى جلب فقاعات الهواء بالقرب من السطح، لكن الفقاعات دون الميكرون لا تزال تمتلك توترًا سطحيًا عاليًا يقاوم الانفجار.
وهنا تبرز أهمية قدرة شركة SMIDA على تحقيق فراغ عميق يصل إلى 0.2 كيلو باسكال.
تحت ضغط أقل من 0.2 كيلو باسكال (انخفاض الضغط بمقدار 500 ضعف عن الضغط الجوي القياسي البالغ 101.3 كيلو باسكال)، ينص قانون بويل على أن فقاعات الهواء المحصورة تتمدد بمئات المرات في الحجم.
مع تمدد حجم الفقاعة، تتسارع سرعة صعودها الطافية بشكل كبير، مما يدفعها عبر الغشاء السطحي حيث تنفجر على الفور.
في غضون دورة تتراوح من 90 إلى 180 ثانية، تصل كثافة المعجون إلى 100% من الحدود النظرية مع عدم وجود فراغات متبقية.
مقارنة تقنيات إزالة الغازات لمواد التوصيل الحراري
طريقة إزالة الغازات | قوة الاستخراج الدافعة | زمن دورة العملية | فعالية المعاجين التي تتجاوز 500,000 ملي باسكال.ثانية |
فرن فراغ ثابت | الجاذبية القياسية 1G + فراغ ثابت | من ساعتين إلى 12 ساعة | غير فعال؛ تبقى الفقاعات العميقة محصورة |
حمام الموجات فوق الصوتية | التجويف الصوتي | من 30 إلى 60 دقيقة | رديء للغاية؛ يسبب تسخينًا شديدًا للمعجون |
فراغ الجزء الثابت عالي القص | شفرات ميكانيكية تحت فراغ | من 15 إلى 45 دقيقة | متوسط؛ يترك مناطق ميتة وتآكلاً للشفرة |
سميدا الفراغ الكوكبي (0.2 كيلو باسكال) | قوة طرد مركزي تزيد عن 400G + فراغ 0.2 كيلو باسكال | من دقيقة إلى ثلاث دقائق | كامل؛ تم التخلص من الفراغات دون الميكرون بنسبة 100% |
الأسئلة الشائعة
هل سيؤدي سحب فراغ بمقدار 0.2 كيلو باسكال إلى تبخر المذيبات المتطايرة من المعجون؟
يؤدي الفراغ إلى خفض نقاط غليان المذيبات، لكن خلاطات SMIDA الكوكبية تتميز بملفات تعريف فراغ متعددة المراحل قابلة للبرمجة.
يمكن للمشغلين تنفيذ عملية خلط عالية السرعة بضغط معتدل، متبوعة بنبضة نهائية قصيرة ومتحكم بها تبلغ 0.2 كيلو باسكال لاستخراج الهواء دون إزالة المخففات الأساسية.
كيف يحافظ التحكم في درجة الحرارة على خصائص الشحوم الحرارية؟
تؤدي الحركة الطاردة المركزية ذات القص العالي بشكل طبيعي إلى توليد حرارة احتكاكية.
تعمل سلسلة TTC التي يتم التحكم في درجة حرارتها من SMIDA على تثبيت درجات حرارة الحجرة بين -15 درجة مئوية و 25 درجة مئوية، مما يحافظ على استقرار السيليكونات التفاعلية والراتنجات الحساسة للرطوبة بشكل كامل.
تخلص من الفراغات بتقنية الفراغ من سميدا
شركة SMIDA هي شركة تصنيع راسخة تمتلك منشأة معتمدة بشهادة ISO 9001 تبلغ مساحتها 6800 متر مربع في شنتشن، وأكثر من 80 براءة اختراع، وتتوافق تمامًا مع معايير CE.
تتعامل خلاطاتنا الطاردة المركزية الكوكبية الفراغية مع دفعات من 1 غرام إلى 100 كجم فأكثر (سعة المعدات من 150 غرام إلى 100 كجم فأكثر)، مما يوفر معاجين قابلة للتكرار وخالية من الفراغات لمبتكري الإلكترونيات الرائدين عالميًا.
اتصل بفريق الهندسة لدينا في شنتشن لتحديد موعد لتقييم مجاني لإزالة الغازات من عينات المعجون الحراري الخاصة بك.
