Khi nhiệt độ CPU của máy tính chơi game hiệu suất cao của bạn tăng lên nguy hiểm gần như màn hình xanh bị sập, đó là thùng nhiệt khiêm tốn đứng canh gác.Sự lựa chọn của vật liệu tản nhiệt trực tiếp quyết định liệu thiết bị của bạn có thể duy trì hoạt động ổn định dưới khối lượng công việc nặngNhưng vật liệu nào hoạt động tốt nhất? nhôm, đồng, hoặc thậm chí kim cương?
Vật liệu tản nhiệt: cân bằng hiệu quả với chi phí
Chức năng chính của tản nhiệt là tiêu tan nhanh nhiệt được tạo ra bởi các thành phần điện tử, ngăn ngừa giảm hiệu suất hoặc hư hỏng phần cứng.Tính dẫn nhiệt - được đo bằng watt mỗi mét-kelvin (W/m•K) - xác định khả năng làm mát của vật liệuTuy nhiên, các nhà sản xuất cũng phải xem xét chi phí, khả năng sản xuất và trọng lượng, làm cho việc lựa chọn tản nhiệt trở thành một thách thức tối ưu hóa phức tạp.
Hợp kim nhôm: "Người vô địch giá trị" của làm mát
Nhôm thống trị thị trường tản nhiệt bằng cách đạt được sự cân bằng tối ưu giữa hiệu suất, chi phí và khả năng sản xuất.
Các loại và tính chất của nhôm
-
1050A nhôm:Có độ dẫn nhiệt đặc biệt (229 W/m•K) nhưng bị sức mạnh cơ học thấp, hạn chế việc sử dụng trong thiết kế tản nhiệt phức tạp.
-
6060/6063 Nhôm:Tiêu chuẩn công nghiệp (166-201 W/m•K) cung cấp độ bền và khả năng ép tuyệt vời. Hiệu suất nhiệt của chúng thay đổi tùy thuộc vào độ nóng (trạng thái xử lý nhiệt).
Ưu điểm của nhôm
-
Hiệu quả về chi phí:Giá rẻ hơn đáng kể so với các lựa chọn thay thế, cho phép sản xuất hàng loạt
-
Độ linh hoạt sản xuất:Dễ dàng ép thành các mảng vây phức tạp và cột làm mát
-
Trọng lượng nhẹ:mật độ thấp ngăn chặn tải hệ thống quá mức
Các hạn chế của nhôm
Mặc dù đủ cho hầu hết các ứng dụng, độ dẫn nhiệt của nhôm không đủ cho tải nhiệt cực cao so với các vật liệu cao cấp.
Sắt: Nguồn lực hiệu suất
Với độ dẫn nhiệt gần gấp đôi của nhôm (401 W/m•K), đồng cung cấp khả năng làm mát vượt trội nhưng đặt ra những thách thức kỹ thuật.
Đặc điểm đồng
-
Chuyển nhiệt đặc biệt:Đánh giá 401 W/m•K vượt trội hơn nhôm
-
Hình phạt trọng lượng:Mật độ dày gấp 3 lần so với nhôm.
-
Tiền bồi thường chi phí:Thông thường 4-6 lần đắt hơn nhôm
Kỹ thuật sản xuất đồng
Vì đồng không bị ép, các nhà sản xuất sử dụng các quy trình chuyên biệt:
-
Máy CNC:Sơn chính xác nhưng tốn kém các khối đồng rắn
-
Bỏ qua:Các công cụ cắt đặc biệt tạo ra các mảng vây mật độ cao
-
Xây dựng hàn:Kết hợp vây đồng với tấm nền
Ứng dụng đồng
- Máy làm mát CPU cao cấp
- Giải pháp làm mát GPU cao cấp
- Hệ thống quản lý nhiệt máy chủ
Kim cương: Giải pháp làm mát tối ưu
Với độ dẫn nhiệt 2000 W/m•K đáng kinh ngạc (lăm lần đồng), kim cương đại diện cho đỉnh cao của công nghệ làm mát - mặc dù với chi phí thiên văn.
Tính chất kim cương
-
Hiệu suất nhiệt không có đối thủ:Độ dẫn điện cao nhất được biết đến
-
Cơ chế chuyển nhiệt duy nhất:Động lực lưới qua photon
-
Giá cấm:Ngay cả kim cương nhân tạo cũng vẫn rất tốn kém
Ứng dụng kim cương
Hiện tại giới hạn trong các ứng dụng thích hợp:
- Các chất nền mạch tích hợp công suất cao
- Quản lý nhiệt bằng laser diode
Vật liệu tổng hợp: Giải pháp làm mát kỹ thuật
-
Đồng-tungsten:Kết hợp tính dẫn của đồng với độ mở rộng thấp của tungsten
-
AlSiC (aluminium silicon carbide):Tăng sức mạnh trong khi duy trì hiệu suất nhiệt
-
Dymalloy:Hợp kim đồng đồng-thắng tăng cường bằng kim cương
-
Vật liệu điện tử:Beryllium oxide composite cung cấp cả làm mát và cách điện
Chọn vật liệu thích hợp
Lựa chọn tản nhiệt bao gồm xem xét cẩn thận các yêu cầu nhiệt, hạn chế ngân sách và thông số kỹ thuật cơ học.Các kịch bản đòi hỏi có thể biện minh cho khoản phí bảo hiểm đồngCác giải pháp kim cương và composite vẫn là các lựa chọn chuyên biệt cho các thách thức nhiệt độ cực đoan.
