Trong các hệ thống quản lý nhiệt, chức năng cốt lõi của tản nhiệt là dẫn và tản nhiệt hiệu quả. Hiệu suất của nó phần lớn phụ thuộc vào các đặc tính vật lý nhiệt, khả năng thích ứng xử lý và khả năng chịu đựng môi trường của vật liệu được sử dụng. Hiện tại, các vật liệu chủ đạo trong ngành bao gồm hợp kim nhôm, đồng, vật liệu tổng hợp nhôm{2}}đồng và vật liệu composite mới có tính dẫn nhiệt cao, mỗi vật liệu đều có ưu điểm riêng và phù hợp với các tình huống ứng dụng khác nhau.
Hợp kim nhôm là lựa chọn phổ biến nhất cho tản nhiệt làm mát bằng không khí-do trọng lượng nhẹ, độ dẫn nhiệt vừa phải (khoảng 160–230 W/m·K), khả năng xử lý tốt và chi phí có thể kiểm soát được. Quá trình ép đùn có thể-tạo ra hàng loạt cấu trúc cánh tản nhiệt thông thường để đáp ứng nhu cầu tản nhiệt của-thiết bị điện tử quy mô lớn và thiết bị công nghiệp nói chung. Sau khi anodizing, khả năng chống ăn mòn được cải thiện đáng kể, khiến nó phù hợp với môi trường nhiệt độ bình thường hoặc độ ẩm vừa phải. Tuy nhiên, nhôm nguyên chất có độ dẫn nhiệt thấp hơn đồng và hiệu suất của nó dễ bị tắc nghẽn trong các ứng dụng có mật độ dòng nhiệt cao.
Đồng nổi tiếng vì tính dẫn nhiệt tuyệt vời (khoảng 390 W/m·K), cho phép truyền nhiệt nhanh chóng từ các nguồn nhiệt tập trung sang các bề mặt tản nhiệt có diện tích lớn. Nó được sử dụng rộng rãi trong-chip công suất cao, mô-đun điện tử công suất và tấm làm mát bằng chất lỏng yêu cầu thiết kế nhỏ gọn. Tuy nhiên, mật độ và giá thành của nó cao hơn nhôm, dẫn đến độ mòn dụng cụ lớn hơn trong quá trình gia công và các yêu cầu hàn và bịt kín nghiêm ngặt hơn. Để cân bằng giữa tính dẫn nhiệt và thiết kế nhẹ, ngành thường sử dụng cấu trúc hỗn hợp nhôm đồng, chẳng hạn như tấm đế bằng đồng với các cánh tản nhiệt bằng nhôm, đảm bảo dẫn nhiệt hiệu quả trong khu vực tiếp xúc với nguồn nhiệt đồng thời giảm trọng lượng tổng thể và chi phí sản xuất.
Với nhu cầu quản lý nhiệt ngày càng tăng, một số-lĩnh vực cao cấp đang giới thiệu than chì có độ dẫn nhiệt cao, chất nền hỗn hợp kim cương hoặc vật liệu tổng hợp ma trận gốm. Than chì có tính dẫn nhiệt dị hướng, vượt quá 400 W/m·K theo hướng phẳng, khiến nó phù hợp với các tình huống hạn chế về không gian-cần tản nhiệt theo hướng. Vật liệu composite kim cương có thể đạt độ dẫn nhiệt 600–2000 W/m·K, nhưng do khó xử lý và chi phí nên chúng chủ yếu được sử dụng trong hàng không vũ trụ, lò vi sóng và các lĩnh vực chuyên biệt khác. Các vật liệu gốm như nhôm nitrit và cacbua silic có cả tính dẫn nhiệt cao và khả năng cách nhiệt tuyệt vời, khiến chúng phù hợp với nhu cầu tản nhiệt trong điều kiện cách ly điện áp cao hoặc{9}}tần số cao.
Lựa chọn vật liệu đòi hỏi phải xem xét toàn diện về tải nhiệt, hạn chế về không gian, giới hạn trọng lượng, yêu cầu chống ăn mòn và hiệu quả kinh tế. Ví dụ: thiết bị điện tử tiêu dùng có xu hướng ưa chuộng nhôm nhẹ để tối ưu hóa tính di động, các thiết bị truyền tải và năng lượng công nghiệp thích đồng để xử lý tải cao liên tục, trong khi-các lĩnh vực công nghệ tiên tiến đang khám phá các vật liệu mới có tính dẫn nhiệt cực cao để vượt qua các giới hạn tản nhiệt. Hiểu được đặc tính của các vật liệu khác nhau và ranh giới tương thích của chúng giúp kết hợp chính xác trong giai đoạn thiết kế, đạt được hoạt động hiệu quả và đáng tin cậy của hệ thống quản lý nhiệt, đồng thời cung cấp nền tảng vững chắc để cải thiện hiệu suất thiết bị và nâng cấp công nghiệp.
