IDTechEx résume les tendances, les avantages et les inconvénients des produits de comblement TIM

Les matériaux d'interface thermique (MIT) sont de plus en plus adoptés, la taille du marché devant dépasser 8 milliards de dollars américains d'ici 2034. Les charges thermiques jouent un rôle crucial dans les MIT car elles affectent directement les propriétés telles que la conductivité thermique, la viscosité, le coût, l'abrasivité et plusieurs autres facteurs. Les charges des MIT constituent généralement l'ingrédient le plus coûteux dans les formulations des MIT ; par conséquent, la sélection des charges des MIT doit trouver un équilibre entre une bonne conductivité thermique, des propriétés mécaniques décentes et un prix acceptable.

 

Il existe une grande variété de charges de MIT, notamment l'alumine, l'hydroxyde d'aluminium (ATH), le nitrure d'aluminium (AlN), l'oxyde de zinc (ZnO), l'oxyde de magnésium (MgO) et le nitrure de bore (BN). En fonction des applications et des exigences visées, les matériaux de remplissage, la taille des particules et le mélange des matériaux de remplissage sont la propriété des formulateurs de TIM. Voici quelques résultats intéressants basés sur la comparaison de différents matériaux de remplissage, avec une analyse plus approfondie dans le nouveau rapport d'étude de marché d'IDTechEx, "Matériaux d'interface thermique 2024-2034 : technologies, marchés et prévisions".

 

Les charges d'alumine sont les plus couramment utilisées sur le marché actuel. Elles sont efficaces pour augmenter la conductivité thermique des époxydes à un faible coût (5,5-6,5 USD/kg avec la possibilité de descendre jusqu'à 2-3 USD/kg). Il convient de noter que les prix dépendent largement de la taille des charges, de leur qualité, de leur géométrie et du volume des commandes. Outre la conductivité thermique, les charges d'alumine présentent également une faible conductivité électrique, ce qui les rend idéales pour les applications électroniques. Toutefois, malgré leurs avantages, les charges d'alumine présentent plusieurs limites, telles qu'une conductivité thermique relativement faible par rapport à d'autres charges à hautes performances, une abrasivité et une faible viscosité à des pourcentages de charge élevés. Les charges d'alumine peuvent être divisées de manière générale en charges d'alumine sphérique et d'alumine broyée, l'alumine sphérique ayant généralement un coût plus élevé que l'alumine broyée. Selon les recherches d'IDTechEx, l'alumine broyée peut réduire les coûts d'environ 50 % par rapport à l'alumine sphérique. Cependant, l'alumine broyée, en raison de ses géométries arrondies, a souvent un pourcentage de charge beaucoup plus faible.

 

Une tendance intéressante dans les MIT pour les batteries de véhicules électriques (VE) est la transition de l'utilisation de charges d'alumine vers des charges d'ATH. Les charges ATH sont nettement moins chères que l'alumine (de 20 à 40 % de moins, en fonction du volume, des fournisseurs et de nombreux autres facteurs), mais elles entraînent également une conductivité thermique plus faible. Néanmoins, sous l'impulsion de la transition de la configuration des batteries de la conception modulaire à la conception cellule à cellule et même à la conception cellule à cellule 3.0 par CATL, IDTechEx estime que la conductivité thermique requise pour les MIT dans les batteries de VE devrait diminuer d'environ 3,5 W/mK auparavant à environ 2,5 W/mK à l'avenir. Cette diminution de la conductivité thermique ouvre la possibilité aux fabricants de véhicules électriques d'utiliser des charges d'hydrate d'alumine pour réduire davantage les coûts. En outre, les charges ATH sont ignifuges car elles peuvent se décomposer de manière endothermique, en libérant environ 35 % de leur poids sous forme de vapeur d'eau, ce qui permet d'absorber la chaleur et de réduire l'emballement thermique. Le rapport IDTechEx intitulé "Matériaux d'interface thermique 2024-2034 : technologies, marchés et prévisions" ournit de plus amples informations sur la manière dont la configuration des batteries de véhicules électriques affectera la conductivité thermique et les matériaux d'interface thermique utilisés dans les batteries de véhicules électriques.

 

Outre les matériaux de remplissage thermique bon marché, certaines applications nécessitent également des MIT de haute performance. Les MIT les plus performants couramment utilisés sont les charges de nitrure de bore et les charges d'AlN. Cependant, les hautes performances s'accompagnent de coûts élevés. Par exemple, les charges de BN peuvent coûter 10 fois plus cher que les charges d'alumine. Par conséquent, pour équilibrer les performances de conductivité thermique et le coût, les formulateurs de MIT mélangent généralement des charges où les charges primaires sont de l'alumine à faible coût, et les charges secondaires sont des charges de BN à coût élevé ou autres. En outre, des charges de MIT de différentes tailles de particules sont également couramment utilisées. Des charges plus importantes peuvent réduire la surface spécifique et la résistance thermique interfaciale, améliorant ainsi la conductivité thermique. Toutefois, les charges de grande taille entraînent une densité élevée de défauts, ce qui peut entraver le transfert de chaleur. C'est pourquoi des charges plus petites sont utilisées comme additifs pour réduire la densité des défauts.

 

Outre les charges mentionnées ci-dessus, il existe également des opportunités pour d'autres charges telles que le MgO, le ZnO et plusieurs autres, bien que chacune d'entre elles présente ses propres défis, tels que la toxicité et les coûts élevés. Pour plus de détails sur la comparaison des charges TIM, veuillez consulter le nouveau rapport d'IDTechEx, "Matériaux d'interface thermique 2024-2034 : technologies, marchés et prévisions".

 

Pour en savoir plus sur ce rapport, et notamment pour télécharger des exemples de pages, veuillez consulter le site www.IDTechEx.com/TIM.

 

Pour consulter l'ensemble des études de marché sur la gestion thermique réalisées par IDTechEx, veuillez vous rendre sur le site www.IDTechEx.com/Research/Thermal.