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什么是导热硅脂?(节选) [复制链接]

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只看楼主 倒序阅读 使用道具 楼主  发表于: 2011-08-18
  节选者按: g(R!M0hdF  
  之前,我曾向笔友介绍一种用于钢笔尖套(笔握)的螺丝上的防渗剂——导热硅脂,作为他山之石。有些笔友对使用这种物质存疑。于是我在网上搜索了一下,现将关于硅脂的说明节选如下,以解除部分笔友的疑虑。 [4-u{Tu  
  其实,我试过多种钢笔尖套防渗剂的代用品,比如用植物油加热后溶解松香的溶剂,烧橡皮筋,白色生料带,螺丝密封胶,液体生料带,密封用硅胶等等,等等。最后,我还是觉得这种导热硅脂确实是比较好的替代品。取材容易,价格不贵,使用方便,无粘胶性,膨胀系数小,防渗效果好,不影响再次拆卸尖套,方便尖套及其内部零件的清洗和维护。当然,萝卜青菜,各有所爱,使用与否,全凭心意,本人只不过向笔友推荐一种可以代用之物而已。 LAGg(:3f3  
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什么是导热硅脂?
  在国内外导热硅脂产品的资料中,有的称之为导热膏,有的称之为散热硅脂,英文中导热硅脂的称呼也有几种方式,如Thermal Grease、Thermal Compund、Thermal Paste。为了方便,本文统一用“导热硅脂”,牵涉到产品时有时简称为“硅脂”。 zc1~ q  
  严格的说,导热硅脂只是硅脂中的一种,另外还有如绝缘硅脂、润滑硅脂、光学透明硅脂等,硅脂号称工业中的味精,在电气绝缘、润滑、脱模、防锈、防腐、防水、防震等方面有广泛应用。 CWkAc5  
  硅脂是硅油二次加工的产品,主要成份是主链含有硅原子的高分子化合物(有机硅化合物)。目前最主要的有机硅高分子是聚硅氧烷。聚硅氧烷是由许多含键的单体聚合而成的链状、环状或网状的高分子化合物,通常也称为硅酮。它的结构特点是含有一个硅、氧原子交替排列的基本骨架,每个硅原子上都连有有机基团,聚硅氧烷中的硅氧键具有高稳定性,有机基团是甲基、较长的烷基、氟代烷基、苯基、乙烯基和一些其他基团。 }b>e lz  
  常用的化妆品主要成份其实和导热硅脂的主要成份是一样的,即聚硅氧烷。 \V*E:_w*  
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  工业中用的导热硅脂 nVk]Qe  
  硅脂有着与硅油同样的特性,具有卓越的耐热性、电绝缘性、耐候性、疏水性、生理惰性和较小的表面张力此外还具有低的粘温系数、较高的抗压缩性。尤其是其热稳定性的和氧化稳定性,使得它在150℃下长期与空气接触也不易变质,在200℃时与氧氯接触时氧化作用也较慢,使用温度一般可以可达-50-150℃,对各种基材有良好的润滑性,无腐蚀作用。 CM+wkU ?,  
  硅脂的这些特性,使得它成为导热介质最佳人选。较小的表面张力,让它能很好的扩散到芯片和散热器表面的空隙之中,热稳定性保证它在高温下能正常工作,电绝缘性保证了其它电子元器件的安全性。为了加强其导热能力,在硅脂中添加一些功能性填料,如金属氧化物,便制成了导热硅脂 {ZgycMS  
  硅脂本身是白色的,在加入了不同填料后,就有可能形成其它颜色,如常见的灰色或金黄色。导热硅脂的好坏除了硅脂的品质外,更主要取决于添加填料的差异现在所说的纳米硅脂,钻石硅脂,都是因为填料而得名。 {6*{P!H  
  现在国内有些公司在销售无硅基础油的散热脂,具体情况还不太了解。 {N0ky=u d  
  注意:硅酯和硅胶是有区别的,真正意义上的硅胶是工业上的硅胶,和导热硅脂没什么关系,比如隆胸用的材料就是硅胶。但现在经常硅胶硅脂不分,有时称的导热硅胶,是指常温下成凝固状高温下熔化的导热胶,就是很多散热器底部出厂时带的那种导热介质,有些人也把有粘性的也有一定导热能力的那种称为导热硅胶。 Q?Uk%t\hwc  
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  导热硅脂的性能参数 7 P]Sc   
  作为一种化学物质,导热硅脂有着一些反映自身特性的相关性能参数。了解这些参数的含义,大致上可以判断一款导热硅脂产品的性能高低。 Xqas[:)7+  
  1、导热系数(Thermal Conductivity) wqp(E+&  
  导热系数的单位为W/m·K(或W/m·℃),表示截面积为1平方米的柱体沿轴向1米距离的温差为1开尔文(K=℃+273.15)时的热传导功率。数值越大,表明该材料的热传递速度越快,导热性能越好。 XXZ$^W&  
  各种物质的导热系数相差很大,其根本原因在于不同的物质其导热机理存在着差异。一般而言,金属的导热系数最大,非金属和液体次之,气体的导热系数最小。导热系数小于等于0.055W/m·K的材料称为高效绝热材料,大于等于500W/m·K的料称为高效导热材料。 ]TKM.[[  
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  比如银的导热系数为420,铜为383,铝为204,水的导热系数为0.58左右,而空气的只有0.023左右,目前主流导热硅脂的导热系数均大于1W/m·K,优秀的可达到6W/m·K以上,是空气的200倍以上。但是和铜铝这些金属材料相比,导热硅脂的导热系数只有它们的1/100左右,换而言之,在整个散热系统中,硅脂层其实是散热瓶颈之所在。 FZtILlw  
  目前所知的导热系数最高的物质为金刚石,可达到1000-2000W/m·K。 %LZf= `:(  
  2、传热系数(Thermal Conductance) \6v*c;ZF  
  传热系数指在稳定传热条件下,围护结构两侧流体温差为1℃(或1K),1小时内通过1平方米面积传递的热量,单位是W/㎡·K(或W/㎡·℃)。 cx(b5Z  
  注意传热系数和导热系数是两个不同概念,在导热硅脂中,应该更多的是导热系数,也是标准的,只是在Arctic Silver的两款产品中,使用了传热系数这个指标。 ( j~trpe,  
  3、热阻系数(thermal resistance) ppM^&6x^  
  热阻系数表示物体对热量传导的阻碍效果,单位℃/W,即物体持续传热功率为1W时,导热路径两端的温差。热阻显然是越低越好,因为相同的环境温度与导热功率下,热阻越低,发热物体的温度就越低。热阻的大小与导热硅脂所采用的材料有很大的关系。 ic|>JX$G  
  目前主流导热硅脂的热阻系数均小于0.1℃/W,优秀的可达到0.005℃/W。 %Tv^BYQAZ  
  4、粘度(viscosity) ^k}jPc6  
  粘度是流体粘滞性的一种量度,指流体内部抵抗流动的阻力,用对流体的剪切应力与剪切速率之比表示,粘度的测定方法,表示方法很多,如动力粘度的单位为泊(poise)或帕·秒。 a0x/? )DO  
  对于导热硅脂来说,粘度在2500泊左右,具有很好的平铺性,可以容易地在一定压力下平铺到芯片表面四周,而且保证一定的粘滞性,不至于在挤压后多余的硅脂会流动。 <ba+7CK] w  
  但是很少有导热硅脂会提供这个性能参数。 x kebel`%  
  5、工作温度范围 CI6qDh6  
  由于硅脂本身的特性,其工作温度范围是很广的。工作温度是确保导热硅脂处于固态或液态的一个重要参数,温度过高,导热硅脂流体体积膨胀,分子间距离拉远,相互作用减弱,粘度下降;温度降低,流体体积缩小,分子间距离缩短,相互作用加强,粘度上升,这两种情况都不利于散热。 gL;tyf1P  
  导热硅脂的工作温度一般在-50℃~180℃。对于导热硅脂的工作温度,我们不用担心,毕竟通过常规手段很难将CPU/GPU的温度超出这个范围。 +']S  
  6、介电常数 c{t(),nAA  
  介电常数用于衡量绝缘体储存电能的性能,指两块金属板之间以绝缘材料为介质时的电容量与同样的两块板之间以空气为介质或真空时的电容量之比。介电常数代表了电介质的极化程度,也就是对电荷的束缚能力,介电常数越大,对电荷的束缚能力越强。 =24<d!R  
  普通导热硅脂所采用的都是绝缘性较好的材料,但是部分特殊硅脂(如含银硅脂等)则可能有一定的导电性。空气的介电常数约为1,常见导热硅脂的介电常数约为5。 t Sf`  
  极少有导热硅脂产品提供介电常数这个参数值。 .EUOKPK4W  
  7、油离度 S}cm.,/w  
  油离度是指产品在200下保持24小时后硅油析出量,是评价产品耐热性和稳定性的指标。将硅脂涂敷在白纸上观察,会看到渗油现象,油离度高的,分油现象明显;或打开长期放置装有硅脂的容器,油离度大的硅脂,在硅脂表面或容器四周看见明显的分油现象。 /.aDQ>  
  几乎没有导热硅脂产品提供油离度这个参数值。 5zH?1Z~*  
  原文链接: bbU{ />yW  
  http://bbs.3dmgame.com/showtopic-644216.html -!]dU`:(X  
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节选者:the1man
2011.8.18
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只看该作者 沙发  发表于: 2011-08-18
电脑上用的?

只看该作者 板凳  发表于: 2011-08-18
  电子设备上用的散热增强性助剂,不仅仅用于电脑,音响放大器、电磁炉等,凡是电器的功率大,热量大的,需要外部散热器的,在散热器和发热体之间都要加上这种助剂,以填补发热体和散热器表面的不平,扩大散热的面积。这里是作为替代品借用而已,所谓“他山之石”即指此也。
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