Nopean teknologisen kehityksen aikakaudella elektronisten laitteiden suorituskyky paranee edelleen. Päivittäisistä toimistotietokoneista tietokeskusten suuriin palvelimiin huippuluokan tekoälyn laskentalaitteisiin, niiden sisäisten elektronisten komponenttien tuottama lämpö nousee edelleen. Lämmön hajoamisesta on tullut avaintekijä laitteiden vakaan toiminnan varmistamisessa, käyttöiän pidentämisen ja suorituskyvyn parantamisessa. Monien lämmön hajoamisliuosten joukossa vesijäähdytteiset lämmön hajotusjärjestelmät erottuvat niiden tehokkaista lämmön hajoamisominaisuuksista. Yhtenä vesijäähdytteisten lämmön hajoamisjärjestelmien ydinkomponenteista, materiaalien valinta Vesijäähdytys jäähdytyselementti Kuorilla on ratkaiseva rooli lämmön hajoamisen suorituskyvyssä. Tällä hetkellä korkean tiheyden vesijäähdytyslämmittimien kuoret ovat käynnistämässä materiaalien vallankumousta, avaamalla uusia polkuja tehokkaan lämmön hajoamisen saavuttamiseksi.
1. Perinteisten materiaalien rajoitukset ja haasteet
Aikaisemmin perinteisten vesijäähdytyslevyjen kuorien materiaalivalinta oli suhteellisen rajoitettu. Yleisten materiaalien on usein vaikea saavuttaa ihanteellinen tasapaino lämmönjohtavuuden, kustannusten ja kestävyyden suhteen. Vaikka joillakin perinteisillä materiaaleilla on alhaiset kustannukset, niillä on huono lämmönjohtavuus, mikä johtaa siihen, että lämmön tukkeutuminen siirtoprosessin aikana ei voi siirtyä nopeasti lämmönlähteestä jäähdyttimen pintaan, mikä vaikuttaa siten lämmön kokonaishäviytymistehokkuuteen. Esimerkiksi, vaikka joillakin muoviset jäähdyttimen kuoret ovat tietty eristys ja kevyt, niiden lämmönjohtavuus on paljon pienempi kuin metallimateriaaleilla, mikä vähentää huomattavasti lämmön hajoamisvaikutusta.
Jotkut perinteiset metallimateriaalit, joilla on suhteellisen hyvä lämmönjohtavuus, kohtaavat korkean kustannuksen tai korkean tiheyden ongelman. Tämä ei vain lisää tuotteen valmistuskustannuksia, vaan voi myös tuoda laitteille lisäkantaa käytännön sovelluksissa rajoittaen sen käyttöä joillakin alueilla, jotka ovat herkkiä painolle ja kustannuksille. Lisäksi perinteiset materiaalit ovat alttiita myös ympäristötekijöille, kuten hapettumiselle ja korroosiolle pitkän aikavälin käytön aikana, mikä johtaa materiaalin suorituskyvyn heikkenemiseen ja heikentää edelleen lämmön hajoamisvaikutusta. Nämä rajoitukset tekevät perinteisistä veden jäähdytyslämmittimien kuorista, jotka eivät pysty selviytymään elektronisten laitteiden lämmön hajoamisen kasvavasta kysynnästä.
2. Suorituskykyiset metallimateriaalit ilmenevät
Suurten tiheyden vesijäähdytyslämmittimien kuoret rikkovat ensimmäisenä perinteisten materiaalien kahleet ja aloittavat materiaalin vallankumouksen. Suorituskykyiset metallimateriaalit, kuten kupari, alumiini ja niiden seokset, on tullut tämän vallankumouksen päävoima.
Kupari, metallina, jolla on erinomainen lämmönjohtavuus, kuuluu parhaimpiin tavallisiin metalleihin. Se voi nopeasti absorboida lämmönlähteen tuottaman lämmön ja johtaa lämmön jäähdyttimen pintaan erittäin nopeasti. Tämä on kuin moottoritiellä superurheiluauto, joka voi nopeasti kuljettaa suuren määrän lämpöä lyhyessä ajassa. Erinomaisella lämmönjohtavuudellaan kuparia on käytetty laajasti huippuluokan vesijäähdytyslaitteiden kuorissa. Kuparilla on kuitenkin myös joitain puutteita, kuten korkeatiheys ja suhteellisen korkeat kustannukset.
Alumiinilla ja sen seoksilla on tärkeä asema lämmön hajoamismateriaalien alalla ainutlaatuisilla etuillaan. Alumiinilla on alhainen tiheys, mikä tekee alumiinista valmistetuista vesijäähdyttävästä jäähdytyselementin kuoresta ja sen seoksista on ilmeisiä painon etuja, erityisesti sopivia laitteille, joilla on korkea painovaatimuksia, kuten kannettavia tietokoneita, liikkuvia työasemia jne. Samanaikaisesti alumiinin kustannukset ja sen seokset ovat suhteellisen alhaisia, hyvällä kustannussuorituksella. Vielä tärkeämpää on, että alumiinilla ja senseoksilla on hyvä lämmönjohtavuus, ne voivat tehokkaasti johtaa lämmön pois ja tarjota laitteille luotettavan lämmön hajoamisen. Käytännöllisissä sovelluksissa alumiini ja sen seokset ovat edelleen optimoineet suorituskykyä kohtuullisten seoskaavojen ja prosessointekniikan avulla, jotta niillä voi olla suurempi rooli lämmön hajoamisen alalla.
Näiden korkean suorituskyvyn metallimateriaalien levitys on luonut kiinteän perustan korkean tiheyden vesijäähdytyslevynkuorien lämmön hajoamiskyvyn parantamiseksi. Ne voivat nopeasti absorboida lämpöä lämmönlähteestä ja johtaa sen jäähdyttimen pintaan luomalla suotuisat olosuhteet myöhemmälle lämmön hajoamisprosessille.
3. Nano -pinnoitustekniikka: harppaus materiaalilämmön hajoamisen suorituskykyyn
Materiaalien lämmön hajoamispotentiaalin hyödyntämiseksi jotkut valmistajat ovat investoineet paljon tutkimus- ja kehitysenergiaa materiaalin pintakäsittelyyn, ja nanopäällystekniikka on syntynyt. Tätä tekniikkaa voidaan kutsua "masterstrokeksi" materiaalien lämmön hajoamisen suorituskyvyn parantamiseksi, ja se on tuonut laadullisen harppauksen korkean tiheyden vesijäähdytyslämmittimien kuorien lämmön hajoamiseen.
Nanopäällystekniikan periaate on, että peittämällä materiaalin pinta erityisellä nanopäällysteellä materiaalin pinta -ala kasvaa huomattavasti. Mikroskooppisesta näkökulmasta nanopäällyste on kuin kasvattaa lukemattomia pieniä "lonkeroita" materiaalin pinnalla. Vaikka näitä "lonkeroita" on vaikea havaita paljaalla silmällä, niillä on valtava pinta -ala, joka laajentaa huomattavasti materiaalin ja ulkoilman tai jäähdytysnesteen välistä kosketusaluetta. Asiaankuuluvien tutkimustietojen mukaan nanopäällysteellä käsitellyn materiaalin pinnan lämmönpoistoaluetta voidaan lisätä useita kertoja tai jopa kymmeniä kertoja.
Tämä merkittävä pinta -alan nousu tuo sarjan positiivisia vaikutuksia. Ensinnäkin, samaan aikaan enemmän lämpöä voidaan hajottaa materiaalin pinnan läpi, ja lämmönvaihtotehokkuus paranee merkittävästi. Tämä on kuin alun perin kapean kadun laajentaminen leveälle tielle, ja lämmönsiirto muuttuu sujuvammaksi ja tehokkaammaksi. Toiseksi, nanopäällystys voi myös parantaa materiaalin pinnan fysikaalisia ominaisuuksia, kuten kostutettavuus, parantaa edelleen jäähdytysnesteen ja materiaalin pinnan välistä kosketusvaikutusta ja parantaa lämmön hajoamiskykyä.
Nanopäällystystekniikka on saavuttanut merkittäviä tuloksia käytännön sovelluksissa. Joissakin kokeellisissa testeissä nanopäällystetekniikalla käsiteltyjen korkean tiheyden vesijäähdytyslaitteiden kuoren lämpöhäiriötehokkuus kasvoi yli 30% verrattuna käsittelemättömään kuoreen. Todellisissa käytöksissä tämä tarkoittaa, että elektroniset laitteet voivat toimia alhaisemmassa lämpötilassa, parantaen siten laitteiden vakautta ja luotettavuutta ja pidentämällä laitteiden käyttöiän käyttöä.
Lisäksi nanopäällystystekniikalla on myös hyvä yhteensopivuus, ja se voidaan yhdistää moniin materiaaleihin, laajentaen edelleen sen käyttöaluetta. Olipa kyse metallimateriaaleista, kuten kuparista, alumiinista ja sen seoksista tai joitain uusia komposiittimateriaaleja, lämmön hajoamisnuorituskykyä voidaan parantaa nanopäällystystekniikan avulla.
4. aineellisen vallankumouksen vaikutukset ja näkymät
Suurten tiheyden vesijäähdytyselementin kuoren materiaalivallankumouksella ei ole vain ollut syvällistä vaikutusta itse vesijäähdytteiseen lämmön hajoamisjärjestelmään, vaan sillä oli myös positiivinen rooli koko elektronisen laiteteollisuuden kehityksen edistämisessä.
Vesijäähdytteisen lämmön hajoamisjärjestelmän näkökulmasta materiaalivallankumous on parantanut huomattavasti vesijäähdytyslevynkuoren lämmön hajoamiskykyä, mikä parantaa koko vesijäähdytteisen lämmön hajotusjärjestelmän tehokkuutta. Tämä ei vain auta vastaamaan nykyisten elektronisten laitteiden kasvavia lämmön hajoamistarpeita, vaan tarjoaa myös paremman tilaa tulevien elektronisten laitteiden suorituskyvyn parantamiselle. Esimerkiksi tietokeskuksissa vesijäähdytyslaitteiden kuoret, jotka käyttävät uusia materiaaleja ja nanopäällystystekniikkaa, pystyy paremmin selviytymään suuresta määrästä palvelimien korkean tiheyden laskennan aiheuttamaa lämpöä, varmistavat palvelimien vakaan toiminnan, vähentävät laitteiden vikaantumisprosentteja ja parantavat tietokeskusten yleistä toiminnan tehokkuutta.
Elektronisen laiteteollisuuden näkökulmasta materiaalien vallankumous tarjoaa voimakasta tukea elektronisten laitteiden pienentämiselle, kevyelle ja korkean suorituskyvyn kehittämiselle. Materiaalin lämmön hajoamiskyvyn paranemisen myötä elektroniset laitteiden valmistajat voivat integroida enemmän korkean suorituskyvyn elektronisia komponentteja pienempään tilaan varmistaen samalla, että laitteiden lämmön hajoamistarpeet täyttyvät. Tämä ajaa elektronisia laitteita kehittymään kevyemmälle ja tehokkaammaksi suuntaan vastaamaan kuluttajien kaksinkertaista tarpeita siirrettävyyttä ja suorituskykyä varten.
Tulevaisuuteen katsottuna, tieteen ja tekniikan jatkuvalla edistymisellä, meillä on syytä uskoa, että korkean tiheyden vesijäähdytyslevynkuorien materiaalien vallankumous kehittyy edelleen perusteellisesti. Toisaalta uusien materiaalien tutkimus ja kehittäminen jatkaa läpimurtojen tekemistä, ja jotkut materiaalit, joilla on erinomaisempaa suorituskykyä, voivat esiintyä, kuten uudet keraamiset komposiittimateriaalit, hiilen nanoputkekomposiittimateriaalit jne. Näiden materiaalien odotetaan saavuttavan paremman tasapainon lämmönjohtavuuden, tiheyden, kustannusten jne. Tuottavan uudet mahdollisuudet vesijäähdytyshäähdytyskuorien kehittämiseen. Toisaalta materiaalin pintakäsittelytekniikka jatkaa innovointia, nanopäällystystekniikkaa voidaan edelleen optimoida ja parantaa, tai jotkut uudet pintakäsittelytekniikat saattavat ilmentyä edelleen materiaalien lämmön hajoamisen suorituskyvyn parantamiseksi.
Lyhyesti sanottuna, korkean tiheyden vesijäähdytyselementin kuorien materiaalivallankumous on avannut uuden tehokkaan lämmön hajoamisen matkan. Se jatkaa vesijäähdytteisen lämmön hajoamistekniikan kehittämisen edistämistä, lisää voimakasta vauhtia elektronisen laiteteollisuuden etenemiseen ja tuo tehokkaammat ja vakaammat elektroniset laitteet elämäämme ja työhön. Tieteen ja tekniikan tulevaisuudessa aineellisella vallankumouksella on edelleen tärkeä rooli ja siitä tulee avainvoima teollisuuden edistymisen edistämiseksi.
