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La fonction principale de la feuille absorbante micro - ondes flexible est la conversion irréversible de l'énergie électromagnétique en énergie thermique. Cette description apparaît généralement au début de l'introduction du produit, mais peu de gens se posent une question de suivi lors de la sélection: Où va la chaleur convertie.
Dans les scénarios de faible puissance, cette question est sans importance. Absorbant une puissance de bruit de quelques DBM, l'augmentation de température du matériau est minime et les paramètres électromagnétiques ne changent pas en conséquence. Mais quand une lame absorbante est confrontée à un dispositif à micro - ondes de haute puissance, à un réseau d'antennes de haute puissance ou à un amplificateur RF fonctionnant en continu, la situation est complètement différente. L'énergie électromagnétique absorbée s'accumule à l'intérieur du matériau sous forme de chaleur Joule, et la température du matériau augmente constamment, tandis que les variations de température modifient directement la Perméabilité magnétique complexe et la permittivité diélectrique complexe du matériau. La fenêtre d'adaptation d'impédance est décalée avec elle, l'efficacité d'absorption diminue et les ondes électromagnétiques non absorbées sont réfléchies vers le système - les ondes réfléchies peuvent à leur tour former une seconde résonance dans la cavité, aggravant encore la densité de puissance locale.
C'est une boucle de rétroaction positive typique. Tandis que la lame d'onde flexible, comme la matrice est généralement un polymère, la conductivité thermique est beaucoup plus faible que celle du métal ou de la céramique, la diffusion de la chaleur à l'intérieur du matériau est lente et les points chauds locaux sont plus faciles à former. La défaillance du matériau absorbant les ondes sous irradiation par micro - ondes de haute puissance n'est pas essentiellement une défaillance des propriétés électromagnétiques, mais une défaillance de la capacité de gestion thermique.
Pourquoi le problème thermique des lames d'aspiration flexibles est plus délicat que celui des lames d'aspiration rigides
Les absorbeurs d'ondes rigides à base de céramique ou de métal peuvent améliorer la dissipation de chaleur par des conceptions structurelles telles que des ailettes de dissipation de chaleur, des orifices de ventilation, des Inserts métalliques. Les lames d'aspiration flexibles n'ont pas cette option. Sa flexibilité provient de l'équilibre entre la matrice polymère et le faible taux de remplissage de la charge, deux facteurs qui se trouvent être défavorables à la conduction thermique.
La contradiction la plus fondamentale est la suivante: l'amélioration de la conductivité thermique nécessite une augmentation de la teneur en charges à haute conductivité thermique, mais les charges à haute conductivité thermique (telles que le Nitrure de bore, l'alumine) ne contribuent pas elles - mêmes aux pertes magnétiques ou diélectriques, l'augmentation de leur teneur dilue La concentration de la charge magnétique et réduit l'efficacité d'absorption par unité d'épaisseur. Si l'épaisseur est augmentée pour compenser les propriétés d'absorption, la résistance thermique augmente et la chaleur est plus difficile à évacuer.
Cette contradiction détermine que la gestion thermique des lames d'aspiration flexibles ne peut pas suivre la seule voie de « remplissage thermiquement conducteur accru». Une stratégie efficace nécessite de prendre en compte simultanément l'endroit où la chaleur est produite, le chemin de transfert de la chaleur et l'impact réel de l'accumulation de chaleur sur les paramètres électromagnétiques.
Structure poreuse: laisser la chaleur aller
La structure poreuse est le moyen de gestion thermique le plus courant dans les lames d'aspiration flexibles, mais son mécanisme d'action est souvent compris de manière simplifiée comme "augmentant la surface de dissipation thermique". Une compréhension plus précise: la structure poreuse modifie le mode de transfert de chaleur à l'intérieur du matériau.
L'étude des matériaux absorbant les ondes en élastomère poreux MWCNT - Oh / PDMS fournit un cas de référence. Ce matériau atteint une perte par réflexion minimale de - 37,84 dB à 12,66 GHz, une bande passante d'absorption effective de 5,53 GHz, une résistance à la traction de 0,48 MPa et un allongement à la rupture de 170%. Sa structure poreuse tridimensionnelle favorise la dissipation de chaleur, ce qui permet au composite de conserver son intégrité structurelle et fonctionnelle jusqu'à 250°c. L'avantage de la gestion thermique de la structure poreuse est que: l'air dans les pores, bien que peu conducteur thermiquement, permet au matériau de se déformer par dilatation thermique lorsqu'il est soumis à la chaleur sans créer d'accumulation importante de contraintes internes, évitant ainsi la fissuration de la structure et la rupture du réseau conducteur due aux contraintes thermiques.
Pour les wearables et l’électronique flexible, une température de tolérance de 250°c couvre déjà la grande majorité des scénarios d’application. Mais si le scénario cible implique des densités de puissance plus élevées ou des temps de travail continus plus longs, la structure poreuse ne suffit pas à elle seule pour résoudre le problème et des voies de conduction thermique actives sont également nécessaires.
Stratégie combinée de voies de conduction thermique et de stockage de chaleur à changement de phase
Lorsque la densité de puissance absorbée atteint un certain degré, la dissipation thermique passive seule ne peut pas contrôler la température du matériau dans une plage où les paramètres électromagnétiques sont stables. La synergie de deux voies est nécessaire à ce stade: l'une consiste à établir une voie de conduction thermique de l'intérieur vers l'extérieur du matériau, et l'autre consiste à mettre en place un mécanisme de « tampon thermique» à l'intérieur du matériau pour neutraliser les pics de température.
La construction des voies thermiquement conductrices peut être réalisée en introduisant dans la couche absorbante des charges thermiquement conductrices disposées de manière directionnelle. Le Nitrure de bore ou le Graphène en feuilles, sous l'effet d'un champ de cisaillement ou d'un champ électrique, peuvent former des alignements d'orientation dans la matrice polymère, en construisant des chemins de conductivité thermique continus dans le sens de l'épaisseur, tout en conservant une conductivité thermique plus faible dans le sens intraface pour éviter La diffusion de chaleur vers les composants électroniques sensibles. La clé de cette conception de conductivité thermique anisotrope est la suivante: une fois la chaleur générée à partir de la couche absorbante, elle est préférentiellement conductrice dans le sens de l'épaisseur vers le substrat dissipateur de chaleur ou le boîtier métallique à l'arrière plutôt que de s'accumuler à l'intérieur de la face.
Le stockage de chaleur à changement de phase offre une autre idée. Le matériau à changement de phase microencapsulé (PCM) est dispersé dans la couche absorbante et, lorsque la température du matériau augmente jusqu'au point de changement de phase, le PCM absorbe la chaleur latente sans réchauffement significatif. L'étude des films minces composites à changement de phase bio - polyfonctionnels montre que le matériau atteint simultanément une conductivité thermique de 1,13 W / (m.k), des propriétés d'absorption micro - ondes de - 41,36 DB et une Enthalpie de changement de phase de 104 J / G. Une Enthalpie de changement de phase de 104 J / G signifie que dans l'intervalle de température de changement de phase, chaque gramme de matériau peut absorber 104 joules de chaleur sans générer d'élévation de température. Pour les scénarios intermittents d'impulsions de forte puissance - tels que les impulsions d'émission radar ou les rafales montantes d'une station de base de communication - le stockage de chaleur à changement de phase peut absorber de la chaleur pendant l'impulsion, la libérant lentement pendant l'intervalle d'impulsion, de sorte que la température du matériau reste toujours Dans un intervalle où les paramètres électromagnétiques sont stables.
Le tableau ci - dessous compare les caractéristiques d'application de trois stratégies de gestion thermique dans une lame d'aspiration flexible:
Jugement de la densité de puissance en option
Pour les lames d'aspiration flexibles qui doivent être utilisées dans des conditions non à faible puissance, la capacité de traitement de la puissance doit être choisie en tant que dimension d'option indépendante plutôt que de se concentrer uniquement sur les pertes par réflexion et la couverture de bande.
Confirmez d'abord la densité de puissance incidente réelle dans le scénario d'application
Les lames d'aspiration en mousse souple commerciales ont une puissance nominale d'environ 0,15 W / cm² (comme dans la série an de Laird ecosorb). Ce chiffre est bien inférieur aux attentes intuitives de nombreux ingénieurs. Si la densité de puissance de fonctionnement du système est proche ou supérieure à cet ordre de grandeur, il est nécessaire de choisir des lames absorbantes avec une conception renforcée de conductivité thermique ou de prendre des mesures supplémentaires de dissipation thermique.
Deuxièmement, confirmer si le mode de fonctionnement est continu ou pulsé
En mode de fonctionnement continu, la température du matériau finira par atteindre le point d'équilibre thermique, lorsque les paramètres électromagnétiques sont des valeurs mesurées à haute température et non des données de température ambiante. Pour les scénarios de forte puissance fonctionnant en continu, le fournisseur doit être tenu de fournir des données sur les paramètres électromagnétiques à haute température couvrant au moins la limite supérieure de la plage de température de fonctionnement prévue. En mode de fonctionnement impulsionnel, la puissance crête peut être élevée mais la puissance moyenne faible, et l'efficacité de la stratégie de stockage thermique à changement de phase dépend du rapport de la largeur de l'impulsion à la constante de temps de diffusion thermique.
Concentrez - vous sur l'impact de la colle arrière et de la façon dont elle est montée sur le chemin de dissipation de chaleur
Si la lame absorbante est collée sur un boîtier métallique au moyen d'une colle sensible à la pression à faible conductivité thermique, le principal chemin de sortie de chaleur est bloqué et la température du matériau sera considérablement plus élevée que dans le cas d'un montage direct. Dans les scénarios où la densité de puissance est proche de la limite supérieure de la capacité de traitement du matériau, la préférence doit être donnée à une colle arrière de type conducteur de chaleur ou à un moyen de fixation mécanique assurant un transfert efficace de chaleur vers le substrat dissipateur de chaleur.
Advanced House (Shenzhen) technologie Co., LtdLes lames d'absorption d'ondes électromagnétiques flexibles à large bande de la série xjy couvrent la bande principale de 10 MHz à 6 GHz et les bandes d'ondes millimétriques de 24 à 40 GHz, 57 à 64 GHz, avec une conductivité thermique de 1,0 à 3,0 W / (m·k) en option et sont disponibles en version isolante thermiquement conductrice qui prend en charge la création d'une voie de dissipation de chaleur efficace tout en absorbant le bruit électromagnétique.
Gamme d'épaisseur de produit 0,1 - 1,0 mm, rayon de courbure ≤ 3 mm (mince) ou ≤ 5 mm (épais), résistance à plus de 100 000 plis, plage de température de - 40 ° C à 150 ° C, résistance à court terme à 180 ° C / 30 minutes, classe ignifuge UL94 V - 0, support acrylique, silicone et colle conductrice de la chaleur de nombreuses options de colle dorsale. Plus d'informations techniques surhttp://www.avanzado.cn/- Oui.