Trở lại năm 2020, tôi đang tư vấn cho một nhà sản xuất linh kiện hàng không vũ trụ đang gặp khó khăn trong việc quản lý nhiệt trong vỏ hệ thống điện tử hàng không của họ. Bộ tản nhiệt bằng nhôm của họ gây nhiễu điện từ, trong khi vật liệu tổng hợp polyme không thể xử lý chu trình nhiệt. Chúng tôi đã chuyển chúng sang Bộ phận hỗn hợp Mica-Ceramic của NBRAM và kết quả thật thay đổi - đột nhiên họ có một vật liệu cung cấp khả năng cách điện hoàn hảo, tản nhiệt tuyệt vời và có thể chịu được những cú sốc nhiệt khắc nghiệt của môi trường hàng không. Đội ngũ kỹ thuật nói với tôi rằng họ đã giảm 87% lỗi linh kiện trong năm đầu tiên. Nếu bạn đang gặp khó khăn với các vấn đề về quản lý nhiệt trong đó việc cách ly điện là rất quan trọng thì đã đến lúc tìm nguồn giải pháp thực sự mang lại hiệu quả trên mọi mặt.
Bạn biết đấy, sau hai mươi năm giải quyết những cơn ác mộng về quản lý nhiệt trong mọi ngành công nghiệp từ hàng không vũ trụ đến điện tử tiêu dùng, tôi đã học được rằng hầu hết các vật liệu composite đều hứa hẹn với thế giới nhưng lại mang lại sự thỏa hiệp. Hoặc chúng cách nhiệt tốt nhưng không xử lý được nhiệt, hoặc chúng quản lý nhiệt nhưng lại gây ra các sự cố về điện. Phần hỗn hợp mica-gốm của NBRAM lại khác - đó là một trong những vật liệu hiếm hoi thực sự mang đến cho bạn những gì tốt nhất của cả hai thế giới mà không cần phải đánh đổi thông thường. Mica tự nhiên cung cấp khả năng cách ly điện trong khi ma trận gốm xử lý việc quản lý nhiệt, tạo ra sức mạnh tổng hợp vượt trội hơn bất kỳ sản phẩm nào khác trên thị trường. Đó là loại thành phần giúp các kỹ sư ngủ ngon hơn vào ban đêm khi biết rằng thiết kế của họ sẽ không thất bại do hạn chế về vật liệu.
Đây là những gì giúp các bộ phận composite này có thể chịu được các điều kiện khắc nghiệt: nhiệt độ hoạt động liên tục từ -60°C đến 950°C, với khả năng chống sốc nhiệt cho phép đạp xe nhanh chóng giữa các điều kiện khắc nghiệt mà không bị nứt hoặc tách lớp. Độ bền điện môi duy trì ở mức 15-25 kV/mm tùy thuộc vào độ dày, với điện trở suất thể tích luôn ở mức trên 10^14 Ω·cm ngay cả khi tiếp xúc kéo dài với nhiệt độ cao. Phần Mica-Ceramic Composite đạt độ dẫn nhiệt 1,5-2,5 W/m^K - đủ để quản lý nhiệt hiệu quả trong khi vẫn duy trì khả năng cách điện tuyệt vời. Có sẵn với độ dày từ 0,5 mm đến 25 mm, với công thức tùy chỉnh để tối ưu hóa hiệu suất nhiệt hoặc độ bền điện môi cho các ứng dụng cụ thể.
Trong chuyến tham quan nhà máy cuối cùng của tôi tại NBRAM, điều thực sự gây ấn tượng với tôi là quy trình đồng đốt độc quyền của họ để sản xuất Bộ phận hỗn hợp Mica-Ceramic. Họ không chỉ trộn bột mica và gốm - họ đã phát triển một phương pháp phân lớp trong đó các tấm mica được định hướng song song với bề mặt, tạo ra thứ về cơ bản là một rào cản tự nhiên chống lại sự theo dõi của dòng điện. Mỗi lô đều được quét CT để kiểm tra các khoảng trống siêu nhỏ hoặc sự phân tách có thể ảnh hưởng đến hiệu suất. Công thức gốm của họ bao gồm các chất phụ gia cụ thể phù hợp với hệ số giãn nở nhiệt của mica, ngăn ngừa các vết nứt do ứng suất gây ra cho hầu hết các vật liệu composite. Tôi đã chứng kiến họ từ chối toàn bộ quá trình sản xuất vì sự liên kết mica chỉ lệch 2 độ - đó là kiểu kiểm soát chất lượng giúp những bộ phận này tồn tại được trong nhiều thập kỷ.
Chúng tôi đã có dự án ác mộng này với một nhà sản xuất xe điện vào năm ngoái - hệ thống quản lý pin của họ bị lỗi do sự thoát nhiệt giữa các tế bào. Các vật liệu cách nhiệt hiện tại không thể chịu được nhiệt hoặc tạo ra đường rò rỉ điện. Việc lắp đặt Bộ phận hỗn hợp Mica-Ceramic của NBRAM làm vật liệu cách nhiệt giữa các tế bào cũng giống như bật công tắc - đột nhiên họ có khả năng quản lý nhiệt và cách điện hoàn hảo trong một vật liệu. Các kỹ sư ô tô nói với tôi rằng họ đã tăng mật độ gói pin lên 15% vì họ có thể đặt các tế bào gần nhau hơn mà không có nguy cơ truyền nhiệt. Những vật liệu tổng hợp này đã trở nên thiết yếu cho thiết bị điện tử công suất, thanh cái điện áp cao, thiết bị sản xuất chất bán dẫn và bất kỳ ứng dụng nào mà bạn cần cả quản lý nhiệt và cách ly điện trong một thành phần duy nhất, đáng tin cậy.
