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Flexible phase change composite films with improved thermal conductivity and superb thermal reliability for electronic chip thermal management

热导率 电子设备和系统的热管理 材料科学 复合数 热的 可靠性(半导体) 炸薯条 相变 复合材料 相(物质) 计算机科学 机械工程 工程物理 热力学 工程类 电信 物理 量子力学 功率(物理)
作者
Yanqi Ma,Huichang Wang,Li Zhang,Xinxin Sheng,Ying Chen
出处
期刊:Composites Part A-applied Science and Manufacturing [Elsevier]
卷期号:163: 107203-107203 被引量:45
标识
DOI:10.1016/j.compositesa.2022.107203
摘要

• Phase change microcapsule (MPCM) with enthalpy of 192.9 J/g and encapsulation ratio of 94.5% has been prepared. • Flexible phase change composite films based on MPCM, MWCNT, BN and SEPS were constructed by solution casting. • The obtained composite film has improved thermal conductivity and superb thermal reliability. • The composite films own an outstanding thermal management capacity. High-performance flexible composites with excellent thermal management ability are essential to dissipate the heat generated in electronic systems. Herein, micro-encapsulated phase change material (MPCM) with n-Docosane core and MF resin shell is prepared. The obtained MPCM exhibits large phase change enthalpy (192.9 J/g). Subsequently, flexible composites are prepared by incorporating the MPCM, multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) and hexagonal boron nitride (h-BN) in styrene-ethylene-propylene-styrene (SEPS) polymer matrix. At 30 wt% MPCM, the phase change enthalpy of 60.6 J/g is achieved. 3wt%MWCNT/10wt%h-BN/30wt%MPCM composites show improved thermal conductivity of 0.44 W m -1 K -1 , which is 95.5% higher than pure SEPS. The composites are applied in chip for thermal energy dissipation, the temperature of chip’s lower surface is only 62.6 o C, which is 22.84% lower than pure SEPS. Overall, the MWCNT/h-BN/MPCM composites with superior thermal properties and mechanical characteristics are promising in the field of electronic equipment thermal dissipation.
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