Matériaux de remplissage thermique couramment utilisés pour une conductivité thermique relativement faible
Les charges d'alumine présentent une faible conductivité électrique, un point de fusion très élevé (supérieur à 2 000 °C) et sont chimiquement inertes. Elles constituent donc un choix judicieux pour les applications sensibles à l'électricité. De plus, les charges d'alumine sont relativement peu coûteuses ; par exemple, le prix des charges sphériques d'alumine est d'environ 6 dollars américains le kilogramme, selon le volume et le fournisseur. Grâce à leur rapport coût-efficacité, elles sont les charges les plus utilisées pour les bobines d'imagerie thermique (TIC), notamment pour les batteries de véhicules électriques.
Dans le domaine des batteries pour véhicules électriques, une tendance majeure est la transition des configurations modulaires vers une architecture de type « cellule-pack », ce qui réduit les exigences en matière de conductivité thermique. Cette transition ouvre de nouvelles perspectives pour l'hydroxyde d'aluminium (ATH). Malgré sa faible conductivité thermique, l'ATH est disponible à moindre coût, ce qui en fait un choix idéal pour l'industrie automobile soucieuse des coûts. Il possède également des propriétés ignifuges et protectrices contre l'incendie, un atout précieux pour les applications dans les véhicules électriques où les risques d'incendie sont potentiels.
Charges thermiques avancées à haute conductivité thermique
Le nitrure d'aluminium et le graphène, quant à eux, présentent une conductivité thermique très élevée, mais leur coût élevé limite leur utilisation aux applications de pointe. L'oxyde de magnésium constitue une autre option pour une conductivité thermique élevée ; non toxique et peu coûteux, il reste cependant peu utilisé et nécessite des traitements spécifiques, car le composé brut ne peut être employé directement comme charge.
Principalement utilisé comme additif plutôt que comme charge principale, le nitrure de bore (BN) présente également une conductivité thermique élevée, est un isolant électrique, est non toxique et possède une excellente stabilité chimique et thermique. Cependant, les charges de BN sont nettement plus coûteuses. Selon une étude d'IDTechEx, leur coût peut être plus de dix fois supérieur à celui des charges d'alumine.
Applications de centre de données
Les composants haute puissance seront les principaux utilisateurs de matériaux d'interface thermique (TIM) avancés, en raison de la chaleur générée par des composants tels que les serveurs, les commutateurs et les alimentations. Au sein des centres de données, les serveurs sont les plus gros consommateurs de TIM du fait de leur grand nombre de disques, de leurs processeurs puissants et de leurs chipsets. Avec la demande croissante en matière de cloud computing, d'intelligence artificielle et de calcul haute performance, ainsi que l'amélioration des capacités de conception thermique des composants clés comme les GPU et les CPU, le besoin en ces TIM avancés pour serveurs continuera de croître, offrant ainsi une opportunité de marché considérable pour l'industrie des TIM.
Pour les batteries de véhicules électriques, l'alumine devrait rester le matériau dominant. Bien que des charges comme le nitrure de bore présentent une conductivité thermique bien supérieure et puissent être préférables, leur coût nettement plus élevé limitera probablement leur utilisation aux applications haut de gamme.
