De manière générale, un matériau à changement de phase est un matériau qui stocke ou libère de l'énergie lorsqu'il passe de l'état solide à l'état liquide ou de l'état liquide à l'état solide.
- Hydrates de sel tels que le sulfate de sodium, le chlorure de calcium, les acétates de sodium, etc.
- Sels eutectiques
- Paraffines
- Produits organiques non paraffinés
Ces catégories de matériaux à changement de phase ne sont toutefois pas exhaustives. D'autres matériaux tels que les métaux, eutectiques ou non, sont utilisés comme matériaux à changement de phase pour leurs capacités de stockage et d'évacuation de l'énergie thermique.
Selon Maurice J. Marongiu de MJM Engineering, qui a animé un webinaire sur les matériaux à changement de phase, la température de fusion d'un matériau à changement de phase typique se situe entre 0 et 250 ºC. Les soudures peuvent officiellement fondre à des températures plus élevées, comme l'alliage eutectique AuGe qui fond à 356 ºC, mais la majorité des soudures utilisées fondent à moins de 250 ºC.
Les matériaux à changement de phase sont fréquents dans le monde des interfaces thermiques pour l'électronique.Ici, on peut trouver des points communs plus étroits entre les matériaux à changement de phase.Par exemple, la température de changement de phase pour ces matériaux d'interface thermique se situe dans la plage d'une température de jonction TIM courante, qui est généralement inférieure à 100ºC.Pour cette raison, lorsque nous considérons une interface métallique comme un matériau à changement de phase dans cette industrie, il s'agit d'un alliage ou d'un matériau qui change de phase en dessous de 100ºC.
Lors de la mise en œuvre d'un matériau à changement de phase métallique ou non métallique dans une interface thermique, certaines considérations de conception doivent être prises en compte :
- Les matériaux à changement de phase sont appliqués sous forme de tampons solides. À température ambiante, ils sont fermes et disponibles dans des dimensions spécifiques qui les rendent faciles à manipuler.
- Le matériau à changement de phase approprié conçu pour une application aura une température de changement de phase atteinte dans le cycle de fonctionnement normal de l'appareil.
- Les matériaux à changement de phase sont conçus pour se liquéfier en cours de fonctionnement.La phase liquide de ces matériaux a une viscosité distincte.En fonction du matériau, de la pression de serrage et de l'orientation de l'assemblage, le matériau en fusion peut fuir.Des précautions appropriées doivent être prises pour éviter les fuites de matériau, en particulier vers les composants électriques actifs si le matériau à changement de phase est conducteur d'électricité.
- Lorsque des réservoirs sont créés pour contenir un matériau à changement de phase, ces réservoirs doivent contenir la phase liquide du matériau à changement de phase ainsi que la phase solide.Lorsqu'un matériau à changement de phase passe de l'état solide à l'état liquide, il y a une augmentation du volume du matériau.Si le matériau à changement de phase se dilate et fracture le réservoir, cela entraînera des fuites et la défaillance éventuelle de l'appareil électronique car l'interface thermique se remplit d'air.
