Con il rapido sviluppo delle comunicazioni 5G, dell'intelligenza artificiale, dei veicoli a nuova energia e di altre tecnologie, l'elevata densità di potenza e la miniaturizzazione delle apparecchiature elettroniche pongono requisiti più elevati per le prestazioni di dissipazione del calore. I materiali isolanti termici tradizionali (come la grafite lamellare e la fibra ceramica) non sono più in grado di soddisfare i requisiti duali di conduzione del calore ad alta efficienza e schermatura elettromagnetica, mentre i materiali compositi a base metallica, in particolare la rete di rame, sono diventati una scelta popolare per una nuova generazione di materiali isolanti termici elettronici grazie all'eccellente conducibilità termica, alla leggerezza e alla lavorabilità.
Vantaggi principali della rete di rame
- Conduzione e isolamento termico efficienti
La conducibilità termica del rame è pari a 401 W/(m k), che può rapidamente dissipare il calore dei componenti elettronici. Allo stesso tempo, l'isolamento termico locale può essere realizzato attraverso la progettazione di strutture multistrato per evitare l'accumulo di calore.
Scenari applicativi: dissipatore di calore per chip, strato isolante per moduli batteria, substrato per illuminazione a LED, ecc.
- Prestazioni di schermatura elettromagnetica (EMI)
La rete di rame può riflettere e assorbire le onde elettromagnetiche e la sua efficacia di schermatura (SE) è superiore a 60 dB, superando di gran lunga quella dei materiali plastici o di rivestimento.
Scenari applicativi: stazione base 5G, schermatura interna di smartphone, apparecchiature elettroniche aerospaziali.
- Design leggero e flessibile
La rete di rame ultrasottile (spessore 0,05~0,2 mm) può essere piegata per adattarsi a strutture complesse e ridurre il peso delle apparecchiature (ad esempio, il pacco batteria dei veicoli a nuova energia può essere ridotto del 30%).
- Protezione ambientale e vantaggio economico
La rete di rame può essere riciclata, il che è più economico dei metalli rari (come l'argento) e adatto alla produzione di massa.
Prospettive di applicazione sul mercato
- Settore dell'elettronica di consumo
Guida della domanda: smartphone e tablet stanno diventando sempre più sottili, il che richiede una maggiore efficienza di dissipazione del calore. Caso: i chip della serie M di Apple adottano lo schema di dissipazione del calore combinato di rete di rame e grafite.
- Veicoli a nuova energia e accumulo di energia
Batteria di alimentazione: la rete di rame viene utilizzata per isolare lo strato termico del nucleo della batteria per evitare che il calore esca fuori controllo (tecnologia brevettata in Contemporary Amperex Technology Co., Limited).Palo di ricarica: la domanda di dissipazione del calore del modulo di ricarica ad alta potenza promuove il tasso di penetrazione della rete di rame.
- Apparecchiature industriali e di comunicazione
La stazione base 5G AAU (unità antenna attiva) deve risolvere i problemi di dissipazione del calore e interferenza elettromagnetica allo stesso tempo e la rete di rame è una scelta ideale.
- Industria aerospaziale e militare
I satelliti, i radar e altre apparecchiature hanno requisiti rigorosi per la leggerezza e l'anti-interferenza elettromagnetica e la tendenza a sostituire il foglio di metallo tradizionale con la rete di rame è evidente.
Tendenze di sviluppo tecnologico
La rete di rame è composta con grafene, aerogel e altri materiali per migliorare ulteriormente la conducibilità termica e la resistenza meccanica (come il brevetto di Huawei di "Rete di rame superconduttiva").
- Tecnologia di produzione di precisione
La rete di rame a micro-apertura viene realizzata mediante incisione laser e tecnologia di deposizione elettrochimica per soddisfare i requisiti dei microcomponenti elettronici.
- Gestione termica intelligente
Il sistema di rete di rame autoadattivo integrato con un sensore di temperatura può regolare dinamicamente il percorso di dissipazione del calore (la direzione di applicazione del pacco batteria Tesla).
Sfide e contromisure
La nichelatura o il rivestimento antiossidante (come SiO₂) sulla superficie può prolungare la durata.
Produzione su larga scala + tecnologia di riciclaggio per ridurre il prezzo unitario (le imprese cinesi di rete di rame rappresentano oltre il 60% della capacità produttiva globale).
- Minaccia di materiali alternativi
Rafforzare la concorrenza insostituibile e differenziata della rete di rame in EMI e flessibilità.
Supporto dati
Dimensione del mercato: La dimensione del mercato globale della rete di rame per l'isolamento elettronico è di circa 1,2 miliardi di dollari USA nel 2023 e si prevede che raggiungerà 2,8 miliardi di dollari USA nel 2030, 2,8 miliardi di dollari USA nel 2030 (CAGR 10,2%).
Crescita regionale: L'Asia-Pacifico rappresenta oltre il 50% (dominata da Cina e Corea del Sud) e l'Europa e gli Stati Uniti si concentrano su applicazioni di fascia alta.
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La rete di rame sta rimodellando la struttura del mercato dei materiali di isolamento termico elettronico in virtù delle sue prestazioni di trinità di "conduzione del calore-isolamento termico-schermatura". Con l'aggiornamento della tecnologia composita e dell'intelligenza, si prevede che diventerà il materiale standard nel campo della gestione termica delle apparecchiature elettroniche nei prossimi cinque anni. Le aziende devono accelerare la ricerca e lo sviluppo tecnologico, vincolare i propri clienti principali (come TSMC e BYD) e cogliere le opportunità nel mercato incrementale.
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