Як основний компонент електронних пристроїв, інноваційна технологія друкованих плат стала ключем до прогресу галузі. В останні роки графен поступово увійшов у поле зору людей і продемонстрував великий потенціал у сфері друкованих плат, відкриваючи нові можливості для трансформації в електронній промисловості.
1, Введення в графен
Графен — це-двовимірний вуглецевий наноматеріал, що складається з атомів вуглецю на sp² гібридизованих орбіталях, утворюючи гексагональну стільникову решітку. Він має багато чудових властивостей.
З точки зору механічних властивостей, графен має дивовижну міцність, у сотні разів більшу за міцність сталі, але він має надзвичайно тонкі та легкі характеристики, товщиною всього в один атомний шар. Це ідеальне поєднання високої міцності, тонких і легких характеристик забезпечує можливість виготовлення більш міцних і тонких електронних пристроїв.
З точки зору електричних характеристик, графен має над-високу мобільність електронів, і електрони рухаються в ньому дуже швидко, що означає, що передача сигналу може бути швидшою, що значно покращує швидкість роботи електронних пристроїв. У той же час він також має чудову провідність і надзвичайно низький опір, що може ефективно зменшити втрати електричної енергії під час передачі.
З точки зору теплових властивостей, графен має надзвичайно високу теплопровідність близько 5000 Вт/м · К, що набагато вище, ніж традиційні підкладки друкованих плат FR-4 (і мідь). Це дає йому природну перевагу в розсіюванні тепла, оскільки він може швидко розсіювати тепло, що утворюється під час роботи електронних пристроїв, ефективно вирішуючи проблему погіршення продуктивності або навіть пошкодження, спричинене перегрівом електронних пристроїв.
2. Унікальні переваги графенових друкованих плат
Надвисока швидкість передачі сигналу: завдяки чудовим електричним властивостям графену друковані плати на основі графену можуть досягати більшої швидкості передачі сигналу. У сучасну епоху високих вимог до швидкості обробки даних, незалежно від того, чи йдеться про високо{1}}продуктивні комп’ютери, смартфони чи комунікаційні пристрої 5G, більш висока швидкість передачі сигналу означає плавнішу роботу, вищу ефективність роботи та потужнішу функціональну реалізацію. Наприклад, у базових станціях 5G використання графенових плат може значно підвищити швидкість передачі та прийому даних, зменшити затримку мережі та забезпечити ефективну та стабільну роботу мереж 5G.
Чудова продуктивність розсіювання тепла: завдяки постійному вдосконаленню інтеграції електронних пристроїв і різкому збільшенню щільності потужності розсіювання тепла стало ключовим вузьким місцем, що обмежує продуктивність і надійність електронних продуктів. Над-висока теплопровідність графену дозволяє йому швидко розсіювати тепло. Шляхом введення графенових нанолистів у матричні матеріали, такі як епоксидна смола, можна сформувати ефективну мережу теплопровідності, що значно покращує здатність друкованих плат до планарного розсіювання тепла. У таких сферах застосування, як високо-частотний і високо{5}}швидкісний зв’язок, автомобільна електроніка та перетворення електроенергії, відмінні характеристики розсіювання тепла графенових друкованих плат можуть ефективно уникнути погіршення продуктивності, збоїв і навіть пошкоджень, спричинених перегріванням, значно покращуючи стабільність і термін служби обладнання.
Легкість і висока міцність: легкі властивості графену дозволяють отримувати тонкі та легші друковані плати, зберігаючи високу продуктивність. Для таких продуктів, як переносні пристрої та смартфони, які вимагають високої мобільності, ця перевага особливо важлива. Дедалі тонші друковані плати можуть не тільки зменшити загальну вагу пристрою, але й надати більше можливостей для зовнішнього вигляду та планування внутрішнього простору виробу. Водночас її високі -характеристики міцності забезпечують надійність друкованої плати в щоденному використанні та різноманітних складних середовищах, роблячи її менш схильною до пошкоджень.
Хороша гнучкість: Графен має певний ступінь гнучкості, що відкриває новий шлях для розробки гнучких електронних продуктів. Гнучкі електронні пристрої, такі як складні смартфони, електронні текстильні вироби та переносні пристрої для моніторингу стану здоров’я, привернули велику увагу в останні роки. Графенові друковані плати можуть добре адаптуватися до потреб цих пристроїв у згинанні та складанні, забезпечуючи унікальні форми та користувацький досвід, забезпечуючи нормальну роботу схеми. Наприклад, екран складного смартфона повинен підтримувати стабільні з’єднання схем під час процесу згортання, а графенові плати з їхньою гнучкістю легко впораються з цим завданням.
3. Сфери застосування графенових плат
У сфері споживчої електроніки очікується, що застосування графенових друкованих плат призведе до значного покращення продуктивності таких продуктів побутової електроніки, як смартфони, планшети та ноутбуки. Швидша швидкість роботи, краще розсіювання тепла та тонший дизайн корпусу забезпечать споживачам абсолютно новий досвід роботи. Як приклад смартфонів, після використання графенових плат процесор телефону може працювати при нижчих температурах, тим самим досягаючи більш високої продуктивності. Явище затримки гри буде значно покращено, а час автономної роботи телефону також може бути покращено за рахунок зменшення споживання енергії від розсіювання тепла.
У сфері зв'язку стрімкий розвиток зв'язку 5G висунув надзвичайно високі вимоги до продуктивності комунікаційного обладнання. Застосування графенових плат на базових станціях 5G, супутниках зв’язку та іншому обладнанні може ефективно підвищити швидкість обробки сигналу та ефективність передачі, зменшити затримку сигналу та споживання енергії. Крім того, графенові плати також можуть зіграти важливу роль у майбутніх дослідженнях зв’язку 6G, заклавши основу для досягнення швидшого та стабільнішого зв’язку.
У сфері автомобільної електроніки: з розвитком інтелектуальних та електричних транспортних засобів, автомобільні електронні системи стають все більш складними, і вимоги до продуктивності друкованих плат також зростають. Чудові показники розсіювання тепла та висока надійність графенової друкованої плати роблять її дуже придатною для застосування в ключових частинах автомобіля, таких як система керування двигуном, система автоматичного керування, система керування батареєю тощо. В електромобілях системи керування батареєю вимагають точного моніторингу та контролю стану батареї. Графенові плати можуть швидко обробляти великі обсяги даних, щоб забезпечити безпечну та стабільну роботу батареї та подовжити термін її служби.
Аерокосмічна галузь: аерокосмічне обладнання має надзвичайно суворі вимоги до ваги, продуктивності та надійності електронних пристроїв. Легкість, висока-міцність і високі-продуктивні характеристики графенових друкованих плат роблять їх ідеальним вибором для аерокосмічної промисловості. Наприклад, використання графенових плат у супутниках може зменшити вагу супутника, знизити витрати на запуск і покращити продуктивність і надійність супутникового електронного обладнання, забезпечуючи довго-строкову стабільну роботу супутника в складних космічних середовищах.