8攝氏度,對於我們生活中來說可能並不起眼,不過對於有些電子設備來說,溫度高出10℃,使用壽命會減少一半。「同樣的散熱器在使用不同種類的散熱矽脂時,溫度最大可能會相差8度左右。」
當你還再為散熱器的價格和散熱能力而糾結的時候,你是否會想過夾在散熱器和CPU頂蓋間不起眼的導熱矽脂呢?我們每個人都知道如何正確的去塗抹矽脂,如何增大散熱器和CPU的貼合程度來提高散熱效果。但是,當我們面對那些顏色、類型不同的矽脂時,有沒有想過,只要選對合適的矽脂,不僅會對提升散熱能力有一定的幫助,而且也會帶來不錯的靜音效果。更為重要的是,可以為我們省下一筆升級散熱器的費用。
作為發熱源與散熱器的第一道接觸線,看似無所謂的散熱矽脂其實在整個散熱過程中扮演著非常重要的角色。為了讓大家對不同類型矽脂的散熱效果有一個更加深刻的理解,此篇文章將對矽脂的類型、參數和價格等進行詳細說明。而對於矽脂的塗抹方式感興趣的玩家,可以參考《散熱矽脂的正確使用方法》和《走出塗矽脂3大誤區》兩篇文章。
矽脂矽膠分不清?
首先讓我們來弄清個問題,相信目前仍然有不少用戶把矽脂和矽膠看做同一種產品,只是叫法略有不同而已。簡單點來說,導熱矽脂又叫矽膏,目前最為常見,常溫下是粘稠的液體狀態,不會凝固。而導熱矽膠是矽橡膠的一種,有固態和液態兩種,大部分為白色,導熱能力要比矽膏差,其中液態矽膠屬於一種液體橡膠,當暴露在空氣中一定時間後,就會變為橡膠狀的固態形態,粘合力非常強。
導熱矽脂
導熱矽脂由於不會凝固、導熱能力強、價格便宜等特點,讓其已經成為了當下DIY市場上的主流產品。大多數導熱矽脂是由矽油+填充物組成的,由於填充物的不同,使得矽脂有多種顏色。關於矽脂顏色和填充物的區別,將在後文進行詳細說明。
導熱矽膠(固態)
固態的導熱矽膠相比膏狀矽膠來說,在使用上更加方便,只需貼在熱源的散熱器的中間即可,並且可以根據熱源的面積不同自行裁剪來調整大小。
導熱矽膠(膏狀)
導熱矽膠通常用於低端顯卡等設備上,有些膏狀矽膠凝固之後,很難再被取下。並不適用於在民用CPU上使用,其導熱能力要比導熱矽脂差,凝固後很難將散熱器取下,不便於玩家的日常清理及升級。對於我們DIY玩家來說,在目前已經很少能夠用到導熱矽膠了。所以玩家在購買導熱矽脂時,一定要弄清楚兩者的區別,避免錯把矽膠當做矽脂來使用。
參數不比機箱少
對於導熱矽脂來說,其性能參數並不比一款機箱少多少。對於普通玩家來說,我們只要看重其導熱係數和傳熱係數兩個主要參數即可。(以下數據來自超能網)
1、導熱係數(Thermal Conductivity)
導熱係數的單位為W/m·K,表示截面積為1平方米的柱體沿軸向1米距離的溫差為1開爾文(K=℃+273.15)時的熱傳導功率。數值越大,表明該材料的熱傳遞速度越快,導熱性能越好。
各種物質的導熱係數相差很大,其根本原因在於不同的物質其導熱機理存在著差異。一般而言,金屬的導熱係數最大,非金屬和液體次之,氣體的導熱係數最小。
比如銀的導熱係數為420,銅為383,鋁為204,水的導熱係數為0.58左右,而空氣 的只有0.023左右,目前主流導熱矽脂的導熱係數均大於1W/m·K,優秀的可達到6W/m·K以上,是空氣的200倍以上。但是和銅鋁這些金屬材料相比,導熱矽脂的導熱係數只有它們的1/100左右,換而言之,在整個散熱系統中,矽脂層其實是散熱瓶頸之所在。目前所知的導熱係數最高為物質為金剛石,可達到1000-2000W/m·K。
2、傳熱係數(Thermal Conductance)
傳熱係數指在穩定傳熱條件下,圍護結構兩側流體溫差為1℃(或1K),1小時內通過1平方米麵積傳遞的熱量,單位是W/㎡·K(或W/㎡·℃)。
注意傳熱係數和導熱係數是兩個不同概念,在導熱矽脂中,應該更多的是導熱係數,也是標準的,只是有的廠商會在自己的產品中,使用傳熱係數這個指標。
3、熱阻係數(thermal resistance)
熱阻係數表示物體對熱量傳導的阻礙效果,單位℃/W,即物體持續傳熱功率為1W時,導熱路徑兩端的溫差。熱阻顯然是越低越好,因為相同的環境溫度與導熱功率下,熱阻越低,發熱物體的溫度就越低。熱阻的大小與導熱矽脂所採用的材料有很大的關係。
目前主流導熱矽脂的熱阻係數均小於0.1℃/W,優秀的可達到0.005℃/W。
4、粘度(viscosity)
粘度是流體粘滯性的一種量度,指流體內部抵抗流動的阻力,用對流體的剪切應力與剪切速率之比表示,粘度的測定方法,表示方法很多,如動力粘度的單位為泊(poise)或帕·秒。
對於導熱矽脂來說,粘度在2500泊左右,具有很好的平鋪性,可以容易地在一定壓力下平鋪到晶片表面四周,而且保證一定的粘滯性,不至於在擠壓後多餘的矽脂會流動。
但是很少有導熱矽脂會提供這個性能參數。
5、工作溫度範圍
由於矽脂本身的特性,其工作溫度範圍是很廣的。工作溫度是確保導熱矽脂處於固態或液態的一個重要參數,溫度過高,導熱矽脂流體體積膨脹,分子間 距離拉遠,相互作用減弱,粘度下降;溫度降低,流體體積縮小,分子間距離縮短,相互作用加強,粘度上升,這兩種情況都不利於散熱。
導熱矽脂的工作溫度一般在-50℃~180℃。對於導熱矽脂的工作溫度,我們不用擔心,畢竟通過常規手段很難將CPU/GPU的溫度超出這個範圍。
6、介電常數
介電常數用于衡量絕緣體儲存電能的性能,指兩塊金屬板之間以絕緣材料為介質時的電容量與同樣的兩塊板之間以空氣為介質或真空時的電容量之比。介電常數代表了電介質的極化程度,也就是對電荷的束縛能力,介電常數越大,對電荷的束縛能力越強。
普通導熱矽脂所採用的都是絕緣性較好的材料,但是部分特殊矽脂(如含銀矽脂等)則可能有一定的導電性。空氣的介電常數約為1,常見導熱矽脂的介電常數約為5。
極少有導熱矽脂產品提供介電常數這個參數值。
7、油離度
油離度是指產品在200℃下保持24小時後矽油析出量,是評價產品耐熱性和穩定性的指標。將矽脂塗敷在白紙上觀察,會看到滲油現象,油離度高的,分油現象明顯;或打開長期放置裝有矽脂的容器,油離度大的矽脂,在矽脂表面或容器四周看見明顯的分油現象。
幾乎沒有導熱矽脂產品提供油離度這個參數值。
填充物料決定顏色
在弄清楚導熱矽脂和矽膠的區別後,下面我們就來看看矽脂在顏色上的區別。目前市面上最為常見的有白色、灰色兩種顏色的矽脂產品。顧名思義,矽脂的主要成分為矽油,其特點為特性穩定,耐高溫和低溫,並且不會出現變稠和變稀的情況出現。加上不易發揮、價格便宜等特點,讓其成為目前主流的熱傳導介質。
白色矽脂
白色的矽脂成分主要為矽油,添加物相對來說也比較少,在導熱能力上較弱,所以價格非常便宜,在一些低端顯卡上我們經常可以看到它的影子。不過隨著目前硬體對散熱需求的增加,這種白色矽脂已經逐漸退出市場。
灰色矽脂
而灰色矽脂由於內部添加物較多,所以顏色相對要深一些。大部分灰色矽脂內部的填充物為石墨、鋁粉。不過由於金屬粉末具備一定的導電性,如果溢出的話會對硬體造成損害,所以目前有些矽脂使用較高絕緣度的金屬氧化物來代替金屬粉末,讓玩家不必再為導電性而發愁。為了進一步提高矽脂的導熱能力,目前一些廠商還會在矽脂中添加一定比例的銀粉。
金色矽脂
金色的矽脂目前在市面上較為少見,原因是在導熱係數上,銀為429左右,而金只有317。更高的成本和更低的導熱係數讓金色矽脂已經非常難找到了。
除了以上介紹的幾種成分外,目前一些專為發燒玩家打造的頂級矽脂使用導熱能力更強的複合化合添加物。比如NT-H1。
選對矽脂也能省錢?
看到這裡,相信許多玩家都會問,矽脂如何能夠為我們省錢呢?試想一下,同樣是降低5度的差距,多花30元的矽脂和多花100元的散熱器同樣都可以實現,哪個更划算?不過,這種情況也要因人而異,畢竟每個玩家在散熱能力上有著不同的要求。
NH-D14底座特寫
Intel i7-920頂蓋
在只使用微距鏡頭拍照後,無論是使用幾次的CPU還是散熱器底座,我們都可以在看似光滑的表面上發現出許多劃痕及凹槽。這也就是我們為什麼需要使用矽脂的原因了。
最後,再讓我們一起來看看網友們關於矽脂的一些問題。作為散熱的第一道接觸線,除了使用正確的塗抹方法之外,我們還要根據自己處理器的發熱量、預算金額以及散熱器的選購上合理搭配,才可以在獲得不錯散熱能力的同時,節省下一定的金額。並且較低的處理器溫度也可以讓CPU散熱器風扇運行更加靜音。
1.如果散熱器已經提供矽脂,我還需要單獨購買嗎?
由於矽脂體積較小,屬於裝機周邊產品,其作用也經常被人們所遺忘,所以大多數人還是會使用散熱器包裝中所提供的矽脂。畢竟對於使用整合平臺及入門級DIY玩家來說,所使用的硬體發熱量相對較低,自帶的矽脂已經完全夠用。而對於那些DIY玩家們來說,在使用較高配置的平臺下,由於使用硬體的發熱量比整合平臺 高出許多,所以筆者建議玩家們還是單獨購買那些導熱性能更好的矽脂產品。畢竟目前導熱能力不錯的矽脂產品價格一般在10-20元左右,還是比較值得的。
2.買矽脂時應該看重哪些參數?
筆者認為,在購買時,首先要看的是熱傳導率,單位是W/㎡·K(或W/㎡·℃),數值越高越好。其次就是容量,目前的矽脂一般都用重量表示,單位為克 (g),使用次數根據不同的塗抹方法和熱源的面積而不同。另外,由於矽油的特性,讓導熱矽脂放置時間長了的話會出現析油的情況,所以筆者不建議玩家一次購 買太多矽脂,避免長時間放置而影響導熱能力。
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