Nhìn chung, vật liệu thay đổi pha là vật liệu có khả năng lưu trữ hoặc giải phóng năng lượng khi nó thay đổi pha từ rắn sang lỏng hoặc từ lỏng sang rắn. Theo phân loại chung này, có 4 loại vật liệu thay đổi pha chính.
- Muối hydrat như Natri Sunfat, Canxi Clorua, Natri Acetat, v.v.
- Muối Eutectic
- Parafin
- Hữu cơ không chứa Parafin
Tuy nhiên, các loại vật liệu thay đổi pha này không bao gồm tất cả. Các vật liệu khác như kim loại , eutectic hoặc không, được sử dụng làm vật liệu thay đổi pha vì khả năng lưu trữ và loại bỏ năng lượng nhiệt của chúng.
Hầu như tất cả các chất hàn mềm đều được phân loại là vật liệu thay đổi pha theo nhiệt độ nóng chảy của chúng. Theo Maurice J. Marongiu từ MJM Engineering , người đã thực hiện một hội thảo trên web về vật liệu thay đổi pha, nhiệt độ nóng chảy của vật liệu thay đổi pha thông thường là từ 0-250ºC. Chất hàn chính thức có thể nóng chảy ở nhiệt độ cao hơn, chẳng hạn như hợp kim eutectic AuGe nóng chảy ở 356ºC, tuy nhiên phần lớn chất hàn được sử dụng đều nóng chảy ở nhiệt độ dưới 250ºC.
Vật liệu thay đổi pha là một hiện tượng phổ biến trong thế giới giao diện nhiệt cho thiết bị điện tử. Ở đây, có thể tìm thấy những điểm chung chặt chẽ hơn giữa các vật liệu thay đổi pha. Ví dụ, nhiệt độ thay đổi pha đối với các vật liệu giao diện nhiệt này nằm trong phạm vi nhiệt độ tiếp giáp TIM phổ biến, thường thấp hơn 100ºC. Vì lý do này, khi chúng ta coi giao diện kim loại là vật liệu thay đổi pha trong ngành này, thì đó là hợp kim hoặc vật liệu thay đổi pha dưới 100ºC.
Khi triển khai vật liệu thay đổi pha kim loại hoặc phi kim loại vào giao diện nhiệt, cần cân nhắc một số yếu tố thiết kế sau:
- Vật liệu thay đổi pha được ứng dụng như miếng đệm rắn. Ở nhiệt độ phòng, chúng cứng và có nhiều kích thước cụ thể giúp dễ xử lý. Việc ứng dụng đồng nhất phải là điều vốn có.
- Mỗi vật liệu thay đổi pha đều thay đổi pha ở một nhiệt độ riêng. Vật liệu thay đổi pha thích hợp được thiết kế cho một ứng dụng sẽ có nhiệt độ thay đổi pha đạt được trong chu kỳ hoạt động bình thường của thiết bị.
- Vật liệu thay đổi pha được thiết kế để biến chất lỏng thành dạng lỏng khi vận hành. Pha lỏng của những vật liệu này sẽ có độ nhớt riêng biệt. Tùy thuộc vào vật liệu, áp suất kẹp và hướng lắp ráp, vật liệu nóng chảy có thể bị rò rỉ. Cần phải thực hiện các biện pháp phòng ngừa thích hợp để ngăn ngừa rò rỉ vật liệu, đặc biệt là đối với các thành phần điện đang hoạt động nếu vật liệu thay đổi pha dẫn điện.
- Khi các bể chứa được tạo ra để chứa vật liệu thay đổi pha, các bể chứa này phải chứa được cả pha lỏng của vật liệu thay đổi pha cũng như pha rắn. Khi vật liệu thay đổi pha chuyển từ rắn sang lỏng, thể tích vật liệu sẽ tăng lên. Nếu vật liệu thay đổi pha giãn nở và làm nứt bể chứa, điều này sẽ dẫn đến rò rỉ và cuối cùng là hỏng thiết bị điện tử vì giao diện nhiệt bị lấp đầy không khí.
