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2021年导热散热材料行业市场投资战略专项研究及市场规模前景预测

2021导热散热材料行业市场投资战略专项研究及市场规模前景预测

 

散热是电子行业发展过程中必须面临的重要问题,散热性能的高低直接决定了电子产品运行的稳定性及可靠性,导热材料和器件是电子电气产品中不可缺少的组成部分。电子元件的故障发生率随工作温度的提高呈指数增长,温度每升高10℃,系统可靠性降低50%。因此,电子电气产品的导热、散热能力强弱是影响产品性能的关键因素之一。

无线充电是未来智能手机、笔记本电脑、平板电脑、智能可穿戴设备的重要发展方向,而软磁材料是制造无线充电设备中隔磁片的基础材料,在无线充电领域具有广泛应用。电子电气产品为适应更复杂的使用环境,需要增加防水防护等功能,纳米防护材料可在其中发挥重要作用。

1、导热散热材料行业:

(1)散热技术及原理:热量一般通过三种方式进行传递:热传导、热对流以及热辐射,三种方式的原理和应用情况如下表:

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散热方式的选择,与产品特点和温控需求相关。结合不同的热传递方式,电子设备的散热方式主要有自然散热和主动散热。自然散热是指无动力元件参与,通过热传导进行的散热方式,通常由导热材料(如石墨片、导热垫片、导热凝胶、金属散热片、热管、均热板等)将热量从发热元器件(如CPU、电池、摄像头等)传导至低温区域或外部环境,最终降低电子产品温度,消费电子产品一般均配备自然散热组件。

主动散热是有与发热体无关的动力元件参与的强制散热,包括风冷散热和液冷散热等,该种散热方式散热效率高,但需要其他能源辅助风扇、水泵等机器运转,一般应用于高功率密度且体积相对较大的电子设备,如台式电脑、数据中心服务器等。

中金企信国际咨询公布的《2021-2027年中国导热散热材料行业调研分析及投资战略预测评估报告

目前,电子产品主流散热方式主要为:石墨片、导热凝胶、热管、均热板、散热片、风冷、液冷等,各种散热方式的优缺点如下:

 

 

(2)导热材料行业现状:导热材料是帮助产品提高散热效果的功能性材料,用于提高热传导效率,使得热量均匀分散,是消费电子、汽车电子、通信设备等领域不可或缺的材料。随着下游行业的不断发展,全球热管理行业保持快速发展态势,根据中金企信统计数据:全球热管理的市场规模将从2016年的近112亿美元增长至2021年的147亿美元,复合增长率超过5.59%。

近年来,全球制造业陆续向中国转移,众多导热材料厂商先后在中国投资建厂,带动中国导热材料行业技术进步。同时,下游应用领域快速发展,推动中国导热材料市场规模不断扩大,2020年,中国导热材料市场需求规模有望达到155.3亿元,预计2021-2025年复合增长率9.69%。目前应用较为广泛的导热材料主要包括人工合成石墨散热膜、导热垫片、导热凝胶、导热脂、热管、均热板等。

中金企信国际咨询公布的《热管理行业市场发展动态监测及投资战略可行性评估预测报告(2021版)

①人工合成石墨散热膜是消费电子产品中广泛应用的导热材料:人工合成石墨散热膜是一款新型导热材料,主要是以单一的碳元素构成,拥有优于金属材料的导热性能,与铜铝金属相比质量上更轻,化学性能更加稳定,可以做到超薄,是比较理想的导热材料。石墨晶体中六个碳原子在同一平面上形成正六边形的环,并延伸形成片层结构,具有耐高温、化学性质稳定、导电导热性好、抗热震性好、可塑性强等特点。人工合成石墨独特的晶体结构,使其具备优秀的平面导热能力。人工合成石

墨膜在水平方向导热系数最高可达1900W/m·K,导热性能显著高于铜、铝等传统导热材料,具有更好的水平热传导效率,可以更快实现高温区域的热量传导,有效防止电子产品局部过热。从比热容的角度看,石墨的比热容与铝相当,约为铜的2倍,具有良好的耐热性。此外,石墨在实际使用中具备很高的灵活性,表面可以与金属、塑胶、不干胶等其它材料贴合以满足更多的设计功能和需要,并且石墨具有更低的密度,相同体积下,石墨重量比铝轻约25%,比铜轻约75%。因此,石墨在导热方面的突出特性,以及在实际使用中的高度灵活性,使其能够替代传统的铝质或者铜质散热片,成为散热解决方案的优秀材料。

人工合成石墨散热膜系利用石墨出色的导热性能开发出的新型导热材料,具有散热效率高、轻薄、使用灵活等特点。在消费电子产品功率密度增加、内部空间减少、散热需求增大的发展趋势下,人工合成石墨散热膜成为电子产品散热解决方案的优秀材料,在智能手机、平板电脑、笔记本电脑、智能穿戴设备等消费电子产品中得到广泛应用。

人工合成石墨散热膜目前系消费电子散热领域的主流产品,从散热性能、成本等方面综合考量,人工合成石墨散热膜具有较大优势。以智能手机为例,当前手机厂商推出的手机散热解决方案,均是在人工合成石墨散热膜的基础上,通过与其他散热组件结合,形成综合性解决方案,进一步提升散热效果。因此,人工合成石墨散热膜已成为智能手机散热系统中的基础性材料,占据着重要市场地位。

中金企信国际咨询公布的《2021-2027年中国导热材料行业市场研究及投资可行性研究报告

②热管、均热板等导热材料在市场应用当中快速发展:热管是一种具有极高导热性能的传热元件,充分利用热传导原理与相变介质的快速热传递性质,透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外,其导热能力超过任何已知金属的导热能力。

热管散热的基本原理是利用腔体中的水从液态变为气态吸收热量,当蒸汽触及到温度较低的区域时,凝结为液态释放热量;液体通过腔体内的毛细结构(吸液芯)再回流到发热区域,循环往复,将发热部位产生的热量带走散发掉。

均热板外观为一平面板状物,上下各有一盖相互密合,其内有金属柱体支撑。均热板通常以纯水为工作流体,毛细结构以金属粉体烧结或金属网工艺制作。均热板工作原理与热管相同,利用水的相变进行循环散热,包括了传导、蒸发、回流、冷凝四个主要步骤。与热管只有单一方向的“线性”有效导热能力不同,均热板相当于从“线”到“面”的升级,可以将热量向四周传递,同时由于面积更大,均热板可以覆盖更多热源区域,较热管有着更高的散热效率。

受重量、体积、价格等因素限制,热管和均热板早期主要在电脑和服务器散热领域应用。随着技术的进步,热管和均热板的设计日趋轻薄化,且随着5G设备相比4G设备功耗的明显提升,智能手机等原有的单一材料散热方案不能有效满足其散热要求,热管、均热板等效果更好的导热材料将迎来发展机会,预计市场规模将快速扩大。

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