TIM热界面新材料---液态金属

导语：热管理器件界面层的热设计，已经成为系统热设计的关键，会直接影响器件温度、性能和使用寿命。热设计工程师需要处理热冲击下产品的的稳定性、操作便利性和综合性价比。纯金属系列的相变片，依托液体金属基材的导热特性，常温下呈液体状态可流动，具有沸点高导电性强、热导率高、可相变的特性，以及极低的界面接合厚度，已成为业界“热界面材料”顶级热性能材料解决方案之一。

液态金属

一

什么是液态金属？

液态金属是指一种不定型、可流动液体的金属，液态金属可看作由正离子流体和自由电子气组成的混合物。液态金属成形过程及控制，液态金属充型过程的水力学特性及流动情况充型过程对铸件质量的影响很大可能造成的各种缺陷，如冷隔、浇不足、夹杂、气孔、夹砂、粘砂等缺陷，都是在液态金属充型不利的情况下产生的。正确地设计浇注系统使液态金属平稳而又合理地充满型腔，对保证铸件质量起着很重要的作用。单质中只有水银是液态金属，镓、铷、铯是低熔点金属。液态金属是一大类多金属合金功能材料，在常温、常压下呈液体状态，可流动，具有沸点高、导电性强、热导率高等特点。其制造工艺不需要高温冶炼，环保无毒，可广泛用于工业、电子、航天、医疗等领域。

Liquid metal is a large class of multi-metal alloy functionalmaterials, which is liquid state and has flowabilityat room temperatureand normal pressure. It has high boiling point, strong electrical conductivity,high thermal conductivity and other characteristics. The manufacturing processdoes not need high temperature smelting. It is environmentaland non-toxic,which can be widely used in industry, electronics, aerospace, medical and otherfields.

二

液态金属的特征

液态金属在砂型中流动时呈现出如下水力学特性：

1.粘性流体流动：液态金属是有粘性的流体。液态金属的粘性与其成分有关，在流动过程中又随液态金属温度的降低而不断增大，当液态金属中出现晶体时，液体的粘度急剧增加，其流速和流态也会发生急剧变化。

2.不稳定流动：在充型过程中液态金属温度不断降低而铸型温度不断增高，两者之间的热交换呈不稳定状态。随着液流温度下降，粘度增加，流动阻力也随之增加；加之充型过程中液流的压头增加或减少，液态金属的流速和流态也不断变化，导致液态金属在充填铸型过程中的不稳定流动。

3.多孔管中流动：由于砂型具有一定的孔隙，可以把砂型中的浇注系统和型腔看作是多孔的管道和容器。液态金属在“多孔管”中流动时，往往不能很好地贴附于管壁，此时可能将外界气体卷入液流，形成气孔或引起金属液的氧化而形成氧化夹渣。

4.紊流流动：生产实践中的测试和计算证明，液态金属在浇注系统中流动时，其雷诺数Re大于临界雷诺数Re，属于紊流流动。

三

液态金属的应用

热管理器件界面层的热设计，已经成为系统热设计的关键，会直接影响器件温度、性能和使用寿命。热设计工程师需要处理热冲击下产品的的稳定性、操作便利性和综合性价比。纯金属系列的相变片，依托液体金属基材的导热特性，常温下呈液体状态，可流动，具有沸点高、导电性强、热导率高、可相变的特性，以及极低的界面接合厚度，已经成为业界“热界面材料”顶级热性能材料解决方案之一。液态金属是一大类多金属合金功能材料，在常温、常压下呈液体状态，可流动，具有沸点高、导电性强、热导率高等特点。其制造工艺不需要高温冶炼，环保无毒，可广泛用于工业、电子、航天、医疗等领域。

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