不同于人们熟知的PAN基碳纤维,沥青基碳纤维以石油渣油或煤焦油为原料,经多道精密工序制成,具备超高模量、高导热和近零热膨胀系数等独特性能,是结构与热功能一体化的理想材料。
凭借优异性能,沥青基碳纤维广泛应用于航天航空、核工业、高端电子散热等战略领域,是长期被少数发达国家列为严格出口管制的战略基础材料。
沥青基碳纤维的生产核心在于将石油油浆通过热缩聚工艺制备出高纯度中间相沥青,再经熔融纺丝和高温石墨化制成高性能纤维。其中,中间相沥青合成、高粘度沥青纺丝、超高温石墨化炉设计及热处理工艺均为世界级技术难点。
经过上述工艺制备的中间相沥青基碳纤维,沿纤维轴方向形成高度取向的石墨微晶结构,轴向导热系数可达600—1200 W/(m·K),在AI散热等高端场景中具备突出的导热优势。
三菱化学的沥青基碳纤维(DIALEAD系列)在服务器和数据中心的核心用途是替代铜材做高发热芯片的散热结构:(1)以沿厚度方向排列的碳纤维复合材料替代PCB或封装基板中的“铜币”,导热率可达550 W/m·K(铜约391 W/m·K)且更轻,用于AI芯片封装和特殊基板下方快速导出热量;(2)推进其作为芯片与散热器之间的热界面材料(TIM),服务AI服务器和下一代半导体器件的热管理。
来源:DT新材料
