V ére rýchleho technologického rozvoja sa výkon elektronických zariadení naďalej zlepšuje. Od denných kancelárskych počítačov po veľké servery v dátových centrách až po špičkové výpočtové vybavenie umelej inteligencie, teplo generované ich vnútornými elektronickými komponentmi pri vysokej rýchlosti naďalej rastie. Rozptyľovanie tepla sa stalo kľúčovým faktorom pri zabezpečovaní stabilnej prevádzky zariadení, predĺžení životnosti a zlepšovania výkonu. Medzi mnohými roztokmi rozptyľovania tepelného rozptylu vyniká vodotexované systémy rozptyľovania tepla pre svoje účinné schopnosti rozptyľovania tepla. Ako jedna zo základných komponentov vodotexovaných systémov rozptyľovania tepla, výber materiálov pre chladič vodného chladenia Škrupiny zohrávajú rozhodujúcu úlohu pri výkone rozptyľovania tepla. V súčasnosti chladiace chladiče s vodou s vysokou hustotou odkladajú revolúciu v materiáli a otvárajú nové cesty pre efektívny rozptyl tepla.
1. Obmedzenia a výzvy tradičných materiálov
V minulosti bol výber materiálových škrupín tradičného chladiaceho chladenia vodou relatívne obmedzený. Bežné materiály je často ťažké dosiahnuť ideálnu rovnováhu z hľadiska tepelnej vodivosti, nákladov a trvanlivosti. Aj keď niektoré tradičné materiály majú nízke náklady, majú zlú tepelnú vodivosť, čo má za následok blokovanie tepla počas procesu prenosu a nemožno ich rýchlo preniesť zo zdroja tepla na povrch chladiča, čím ovplyvňuje celkovú účinnosť rozptylu tepla. Napríklad, hoci niektoré plastové škrupiny chladiča majú určitú izoláciu a svetlú hmotnosť, ich tepelná vodivosť je omnoho nižšia ako pri kovových materiáloch, čo výrazne znižuje efekt rozptyľovania tepla.
Niektoré tradičné kovové materiály s relatívne dobrou tepelnou vodivosťou čelia problému vysokej ceny alebo vysokej hustoty. To nielen zvyšuje výrobné náklady na výrobok, ale môže tiež priniesť ďalšie zaťaženie zariadenia v praktických aplikáciách, čím obmedzuje jeho uplatňovanie v niektorých oblastiach, ktoré sú citlivé na hmotnosť a náklady. Okrem toho sú tradičné materiály citlivé aj na environmentálne faktory, ako je oxidácia a korózia počas dlhodobého používania, čo vedie k poklesu výkonu materiálu a ďalej oslabuje účinok rozptylu tepla. Tieto obmedzenia spôsobujú, že tradičné chladiace škrupiny chladenia vodou, ktoré sa nedokážu vyrovnať s rastúcim dopytom po rozptyle elektronického zariadenia.
2. Vyskytujú sa vysokovýkonné kovové materiály
Chladiace chladiče s vysokou hustotou vodovody sú prvé, ktoré prelomia okovy tradičných materiálov a začnú revolúciu v materiáli. Hlavnou silou tejto revolúcie sa stali vysoko výkonné kovové materiály, ako je meď, hliník a ich zliatiny.
Meď, ako kov s vynikajúcou tepelnou vodivosťou, patrí medzi najlepšie kovy. Môže rýchlo absorbovať teplo generované zdrojom tepla a pri veľmi rýchlej rýchlosti vykonávať teplo na povrch chladiča. Je to ako super športové auto na diaľnici, ktoré dokáže rýchlo prepravovať veľké množstvo tepla v krátkom čase. Vďaka svojej vynikajúcej tepelnej vodivosti sa meď široko používa pri špičkových vodných chladičoch. Meď má však aj určité nedostatky, ako napríklad vysoká hustota a relatívne vysoké náklady.
Hliník a jeho zliatiny zaberajú dôležitú polohu v oblasti materiálov rozptyľovania tepla s ich jedinečnými výhodami. Hliník má nízku hustotu, vďaka čomu je škrupina chladiaceho chladiča z hliníka a jeho zliatiny zjavné výhody hmotnosti, najmä vhodné pre vybavenie s vysokými hmotnosťami, ako sú notebooky, mobilné pracovné stanice atď. Súčasne sú náklady na hliník a jeho zliatiny relatívne nízke, s dobrým nákladovým výkonom. A čo je dôležitejšie, hliník a jeho zliatiny majú dobrú tepelnú vodivosť, môžu účinne vykonávať teplo a poskytnúť spoľahlivú záruku rozptylu tepla pre vybavenie. V praktických aplikáciách hliník a jeho zliatiny ďalej optimalizovali svoj výkon prostredníctvom primeraných vzorcov zliatiny a technológie spracovania, aby mohli hrať väčšiu úlohu v oblasti rozptylu tepla.
Aplikácia týchto vysokovýkonných kovových materiálov položila solídny základ na zlepšenie rozptylu tepelného rozptylu škrupín chladenia vodou s vysokou hustotou. Môžu rýchlo absorbovať teplo zo zdroja tepla a vykonávať ho na povrch chladiča, čím vytvárajú priaznivé podmienky pre následný proces rozptylu tepla.
3. Technológia nano poťahovania: skok v materiálovom rozptyle tepla
Aby sa ďalej využili potenciál materiálov rozptyľovania tepla, niektorí výrobcovia investovali do materiálového povrchového spracovania veľa výskumu a vývojovej energie a vznikla technológia nano poťahovania. Túto technológiu sa dá nazvať „Masterstroke“ na zlepšenie výkonu materiálov na rozptyl tepla a priniesla kvalitatívny skok pri výkone tepelného rozptylu škrupín chladiaceho chladiča s vysokou hustotou.
Princíp technológie nano povlaku je to, že pokrytím povrchu materiálu špeciálnym nano povlakom sa povrchová plocha materiálu výrazne zvýši. Z mikroskopického hľadiska je nano povlak ako pestovanie nespočetných drobných „chápadiel“ na povrchu materiálu. Aj keď tieto „chápadlá“ je ťažké zistiť voľným okom, majú obrovskú plochu povrchu, ktorá výrazne rozširuje kontaktnú plochu medzi materiálom a vonkajším vzduchom alebo chladiacej kvapaliny. Podľa príslušných výskumných údajov je možné plochu rozptylu tepla na povrchu materiálu ošetreného nano povlakom niekoľkokrát alebo dokonca desiatky krát zvýšiť.
Toto významné zvýšenie povrchovej plochy prináša sériu pozitívnych účinkov. Po prvé, v rovnakom čase sa cez povrch materiálu môže rozptýliť viac tepla a výrazne sa zlepší účinnosť výmeny tepla. Je to ako rozšírenie pôvodne úzkej ulice na širokú cestu a prenos tepla sa stáva plynulejším a efektívnejším. Po druhé, nano-coating môže tiež zlepšiť fyzikálne vlastnosti povrchu materiálu, ako je zmáčateľnosť, ďalej zlepšiť kontaktný účinok medzi chladivom a povrchom materiálu a zvýšiť kapacitu rozptyľovania tepla.
Technológia nano-potiahnutia dosiahla pozoruhodné výsledky v praktických aplikáciách. V niektorých experimentálnych testoch sa účinnosť rozptylu tepla vysoko hustoty vodného chladenia chladiča ošetrenej technológiou nano-potiahnutia zvýšila o viac ako 30% v porovnaní s neošetreným plášťom. Pri skutočnom používaní to znamená, že elektronické vybavenie môže pracovať pri nižšej teplote, čím sa zlepší stabilita a spoľahlivosť zariadenia a predĺženie servisnej životnosti zariadenia.
Okrem toho má nano-coatingová technológia tiež dobrú kompatibilitu a dá sa kombinovať s rôznymi materiálmi, čím ďalej rozširuje rozsah aplikácií. Či už ide o kovové materiály, ako sú meď, hliník a jeho zliatiny alebo niektoré nové kompozitné materiály, výkon rozptyľovania tepla je možné zlepšiť technológiou nano-potiahnutia.
4. Vplyv a vyhliadky na materiálnu revolúciu
Materiálna revolúcia škrupiny chladiaceho chladiča s vysokou hustotou mala nielen hlboký vplyv na samotný systém rozptyľovania tepla chladený vodou, ale tiež zohral pozitívnu úlohu pri podpore rozvoja celého priemyslu elektronických zariadení.
Z pohľadu systému rozptyľovania tepla chladené vodou chladenou tepla, revolúcia v materiáli výrazne zlepšila výkon tepelného rozptyľovania škrupiny chladiaceho chladiča, čím sa zlepšila účinnosť celého systému rozptylu tepla chladeného vodou. To nielenže pomáha uspokojiť rastúce potreby rozptylu tepla súčasných elektronických zariadení, ale tiež poskytuje väčší priestor na zlepšenie výkonu budúcich elektronických zariadení. Napríklad v dátových centrách sa škrupiny chladiaceho chladiča vodného chladenia pomocou nových materiálov a technológie nano-potiahnutia môžu lepšie vyrovnať s veľkým množstvom tepla generovaného výpočtom serverov s vysokou hustotou, zabezpečiť stabilnú prevádzku serverov, znížiť mieru zlyhania zariadení a zlepšiť celkovú prevádzkovú účinnosť dátových centier.
Z hľadiska odvetvia elektronických zariadení poskytuje materiálová revolúcia silnú podporu pre miniaturizáciu, ľahký a vysokovýkonný vývoj elektronických zariadení. So zlepšením výkonu materiálu rozptyľovania tepla môžu výrobcovia elektronických zariadení integrovať vysoko výkonnejšie elektronické komponenty v menšom priestore a zároveň zabezpečiť, aby boli splnené potreby rozptylu tepla. To bude viesť elektronické zariadenia, aby sa vyvinuli ľahším a efektívnejším smerom, čím uspokojili duálne potreby spotrebiteľov pre prenosnosť a výkon.
Pri pohľade do budúcnosti, s neustálym rozvojom vedy a techniky, máme dôvod domnievať sa, že materiálová revolúcia vodných chladiacich škrupín s vysokou hustotou sa bude naďalej rozvíjať. Na jednej strane bude výskum a vývoj nových materiálov naďalej vyrábať prielomy a môžu sa objaviť niektoré materiály s vynikajúcim výkonom, ako sú nové kompozitné materiály na báze keramiky, kompozitné materiály z uhlíkových nanotrubíc atď. Očakáva sa, že tieto materiály dosiahnu lepšiu rovnováhu v tepelnej vodivosti, hustote, nákladoch atď. Na druhej strane, technológia materiálu povrchovej úpravy bude naďalej inovovať, technológia nano-potiahnutia sa môže ďalej optimalizovať a vylepšiť, alebo sa môžu objaviť niektoré nové technológie povrchovej úpravy, aby sa ďalej zlepšilo výkonnosť materiálov rozptyľovania tepla.
Stručne povedané, materiálová revolúcia vodovodných chladičov s vysokou hustotou otvorila novú cestu efektívneho rozptylu tepla. Bude naďalej podporovať rozvoj technológie rozptyľovania tepla chladenej vodou, vstrekuje silný impulz do postupu priemyslu elektronických zariadení a do nášho života a práce prinesie efektívnejšie a stabilnejšie elektronické vybavenie. V budúcom rozvoji vedy a techniky bude materiálna revolúcia naďalej zohrávať dôležitú úlohu a stať sa kľúčovou silou na podporu pokroku v tomto odvetví.
