パッシブ冷却は主に熱伝導または熱放射の原理を使用し、主に温度を下げるためにヒートシンクまたはヒートスプレッダーに依存します。携帯電話やタブレットなどの薄型軽量の家庭用電化製品では、内部空間構造による制約のため、通常、このアプローチが使用されます。受動冷却用のヒート スプレッダーには、グラファイト ヒート スプレッダー フィルム、グラフェン フィルム、ヒート パイプ、ヒート スプレッダー プレートなどがあります。
(1) グラファイト放熱フィルム
グラファイト放熱フィルムは、家電製品の冷却に最も広く使用されている素材です。グラファイトのユニークな六角形平面格子構造により、二次元平面全体に均一な熱分布と効率的な熱伝達が可能になります。密度が低いため軽量であり、平面や曲面にも滑らかに密着し、放熱効率を高めます。
グラファイト感熱材料は、製造方法、熱伝導率、寸法、厚さにより、天然サーマルグラファイトシート、合成サーマルグラファイトフィルム、ナノコンポジットグラファイトフィルムに分類できます。このうち、天然サーマルグラファイトシートは、最小厚さ0.1mmで800～1200W/m・Kの熱伝導率を示します。合成グラファイトフィルムは、結晶性の高い炭素分子グラファイトフィルムです。結晶表面は、厚さ 0.03 mm で 1500 ～ 2000 W/m・K の熱伝導率を達成します。これらのフィルムは、局所的なホットスポットを排除するための理想的な熱拡散材料として機能し、熱源とヒートシンクの間の熱橋として機能します。
(2) グラフェン
新素材産業の新星であるグラフェンは、既知の物質の中で最も高い熱伝導率を保持しており、理論熱伝導率は 5300 W/m・K で、グラファイトをはるかに上回っています。電子軌道混成により炭素原子の単層から二次元ハニカム結晶構造を形成し、厚さはわずか 0.335 nm です。単層グラファイトとしても知られ、カーボン ナノチューブとフラーレンの同素体です。欠点としては、生産能力が低く、コストが高いことが挙げられます。
