En tant que composant essentiel des appareils électroniques, l’innovation technologique des circuits imprimés est devenue la clé du progrès de l’industrie. Ces dernières années, le graphène est progressivement entré dans le champ de vision des gens et a montré un grand potentiel dans le domaine des circuits imprimés, ouvrant de nouvelles opportunités de transformation à l'industrie électronique.
1, Introduction au graphène
Le graphène est un nanomatériau de carbone bidimensionnel composé d'atomes de carbone dans des orbitales hybrides sp², formant un réseau hexagonal en nid d'abeille. Il possède de nombreuses excellentes propriétés.
Du point de vue des propriétés mécaniques, le graphène possède une résistance étonnante, des centaines de fois supérieure à celle de l'acier, mais il présente des caractéristiques extrêmement fines et légères, avec une épaisseur d'une seule couche atomique. Cette combinaison parfaite de haute résistance et de caractéristiques de finesse et de légèreté offre la possibilité de fabriquer des dispositifs électroniques plus robustes et plus fins.
En termes de performances électriques, le graphène a une mobilité électronique ultra-élevée, et les électrons s'y déplacent très rapidement, ce qui signifie que la transmission du signal peut être plus rapide, améliorant considérablement la vitesse de fonctionnement des appareils électroniques. Dans le même temps, il présente également une excellente conductivité et une résistance extrêmement faible, ce qui peut réduire efficacement la perte d'énergie électrique pendant la transmission.
En termes de propriétés thermiques, le graphène a une conductivité thermique extrêmement élevée d'environ 5 000 W/m · K, bien supérieure à celle des substrats PCB traditionnels FR-4 (et du cuivre). Cela lui confère un avantage naturel en matière de dissipation thermique, car il peut dissiper rapidement la chaleur générée lors du fonctionnement des appareils électroniques, résolvant ainsi efficacement le problème de dégradation des performances ou même de dommages causés par la surchauffe des appareils électroniques.
2, Les avantages uniques des circuits imprimés en graphène
Vitesse de transmission du signal ultra élevée : en raison des excellentes propriétés électriques du graphène, les circuits imprimés à base de graphène peuvent atteindre des vitesses de transmission du signal plus rapides. À l'ère actuelle de forte demande en matière de vitesse de traitement des données, qu'il s'agisse d'ordinateurs-hautes performances, de smartphones ou d'appareils de communication 5G, une vitesse de transmission du signal plus rapide signifie une expérience d'exploitation plus fluide, une efficacité de travail plus élevée et une mise en œuvre fonctionnelle plus puissante. Par exemple, dans les stations de base 5G, l'utilisation de circuits imprimés en graphène peut améliorer considérablement la vitesse de transmission et de réception des données, réduire la latence du réseau et garantir le fonctionnement efficace et stable des réseaux 5G.
Excellentes performances de dissipation thermique : avec l'amélioration continue de l'intégration des appareils électroniques et la forte augmentation de la densité de puissance, la dissipation thermique est devenue un goulot d'étranglement clé limitant les performances et la fiabilité des produits électroniques. La conductivité thermique ultra-élevée du graphène lui permet de dissiper rapidement la chaleur. En introduisant des nanofeuilles de graphène dans des matériaux matriciels tels que la résine époxy, un réseau de conduction thermique efficace peut être formé, améliorant considérablement la capacité de dissipation thermique planaire des PCB. Dans des domaines d'application tels que la communication à haute-fréquence et haute-vitesse, l'électronique automobile et la conversion de puissance, les excellentes performances de dissipation thermique des cartes de circuits imprimés en graphène peuvent efficacement éviter la dégradation des performances, les accidents et même les dommages causés par la surchauffe, améliorant ainsi considérablement la stabilité et la durée de vie des équipements.
Léger et haute résistance : les propriétés légères du graphène permettent aux circuits imprimés d'obtenir des conceptions plus fines et plus légères tout en conservant des performances élevées. Pour les produits tels que les appareils portables et les smartphones qui nécessitent une grande portabilité, cet avantage est particulièrement important. Des circuits imprimés de plus en plus fins peuvent non seulement réduire le poids total de l'appareil, mais également offrir plus de possibilités pour la conception de l'apparence et l'aménagement de l'espace interne du produit. Parallèlement, ses caractéristiques de haute résistance- garantissent la fiabilité du circuit imprimé dans une utilisation quotidienne et dans divers environnements complexes, le rendant moins sujet aux dommages.
Bonne flexibilité : le graphène possède un certain degré de flexibilité, ce qui ouvre une nouvelle voie pour le développement de produits électroniques flexibles. Les appareils électroniques flexibles tels que les smartphones pliables, les textiles électroniques et les appareils portables de surveillance de la santé ont reçu beaucoup d'attention ces dernières années. Les cartes de circuits imprimés en graphène peuvent bien s'adapter aux besoins de pliage et de pliage de ces appareils, offrant des formes et des expériences utilisateur uniques tout en garantissant le fonctionnement normal du circuit. Par exemple, l’écran d’un smartphone pliable doit maintenir des connexions de circuit stables pendant le processus de pliage, et les circuits imprimés en graphène, grâce à leur flexibilité, peuvent facilement gérer cette tâche.
3, domaines d'application des circuits imprimés en graphène
Dans le domaine de l'électronique grand public, l'application de circuits imprimés en graphène devrait apporter des améliorations significatives des performances des produits électroniques grand public tels que les smartphones, les tablettes et les ordinateurs portables. Une vitesse de fonctionnement plus rapide, une meilleure dissipation de la chaleur et un corps plus fin offriront aux consommateurs une toute nouvelle expérience utilisateur. En prenant les smartphones comme exemple, après avoir adopté des circuits imprimés en graphène, le processeur du téléphone peut fonctionner à des températures plus basses, obtenant ainsi des performances plus élevées. Le phénomène de décalage de jeu sera grandement amélioré et la durée de vie de la batterie du téléphone pourra également être améliorée en réduisant la consommation d'énergie de dissipation thermique.
Dans le domaine de la communication, le développement rapide de la communication 5G a imposé des exigences extrêmement élevées en matière de performances des équipements de communication. L'application de circuits imprimés en graphène dans les stations de base 5G, les satellites de communication et autres équipements peut améliorer efficacement la vitesse de traitement du signal et l'efficacité de la transmission, réduire le retard du signal et la consommation d'énergie. En outre, les cartes de circuits imprimés en graphène pourraient également jouer un rôle important dans les futures recherches sur les communications 6G, jetant les bases d’une connexion de communication plus rapide et plus stable.
Dans le domaine de l'électronique automobile : Avec le développement des véhicules intelligents et électriques, les systèmes électroniques automobiles deviennent de plus en plus complexes et les exigences de performance des circuits imprimés augmentent également. Les excellentes performances de dissipation thermique et la haute fiabilité du circuit imprimé en graphène le rendent très approprié pour une application dans des éléments clés de l'automobile tels que le système de contrôle du moteur, le système de conduite automatique, le système de gestion de la batterie, etc. Dans les véhicules électriques, les systèmes de gestion de la batterie nécessitent une surveillance et un contrôle précis de l'état de la batterie. Les cartes de circuits imprimés en graphène peuvent traiter rapidement de grandes quantités de données pour garantir le fonctionnement sûr et stable de la batterie et prolonger sa durée de vie.
Domaine aérospatial : les équipements aérospatiaux ont des exigences extrêmement strictes en matière de poids, de performances et de fiabilité des appareils électroniques. Les caractéristiques de légèreté, de haute-résistance et de haute-performances des cartes de circuits imprimés en graphène en font un choix idéal pour l'industrie aérospatiale. Par exemple, l'utilisation de circuits imprimés en graphène dans les satellites peut réduire le poids du satellite, réduire les coûts de lancement et améliorer les performances et la fiabilité des équipements électroniques du satellite, garantissant ainsi un fonctionnement stable à long terme du satellite dans des environnements spatiaux complexes.