散热器的重量、使用寿命、成本,先不说这些了,谈谈散热能力,纯铜和纯铝这两种材料做了一些物理性能的简单比较:
每个人都认为铜有很强的导热性,因为它的导热性远远高于铝(这里指纯铜和纯铝)。这确实是我在高中学到的。然而,散热器的散热能力不仅与材料的导热性有关,还与散热面积、散热器的形状、气流和其他条件有关。
如果你看后两个参数,如果你只看比热容,你肯定会说,铜的比热容更小,它的温度上升得更快,散热也不容易(热力学定律,温度梯度越大,传热越快),这似乎是真的,但是...你还需要看看它们的密度。
铜的密度是铝的3.3倍。散热器是面向尺寸的产品,不能无限膨胀。在相同的尺寸下,铜的热容量小还是铝的热容量小?青岛散热器做一个简单的计算。
假设所有材料的尺寸都是立方厘米,铜的重量是8.9g,需要3.4KJ的热量才能增加到1K。在这种尺寸下,铝的重量为2.7g,需要2.4KJ的热量才能增加到1K,这意味着铝的热容量仅为每单位体积铜的70%,散热更快。
因此,虽然铜的导热率高于铝,热量从中央处理器向环境的传递阻力小,但在相同体积下,铜的热容量较大,温度上升缓慢,因此温度梯度较小,综合传热能力不一定比铝好得多。
在热力学中,传热速率方程是Q =KAδt,其中Q是传热,k是材料的热导率,a是传热面积,δt是温差。在相同的体积下,假设a相同,q主要由材料和传热介质的热导率之间的温差决定。中央处理器的散热实际上是两个过程,一个是从中央处理器到散热器,另一个是从散热器到环境(空气)。对于纯铜散热器,热量从中央处理器传递到散热器,因为k较大,δt较大(散热器和中央处理器之间的温差较慢,因为铜在相同体积下加热缓慢)。这个过程中的传热率明显优于纯铝散热器,但在第二阶段,当热量从散热器传递到空气时,k是相同的(所有空气),δt较小(这里是散热器和空气之间的温差)。在这个过程中,纯铜散热器的效率低于铝散热器。俗话说铜吸热快,铝散热快,这很合理。
纯铜散热器并不陌生。纯铜Ultra 120E重1.89公斤,而普通Ultra 120E散热器仅重785克,也就是1.1公斤,但它的性能呢?如下所示:
在如此高的成本和重量的前提下,纯铜散热器带来的性能效益实际上很低,仅比普通铝散热器低4度。当然,如果你追求完美,没关系,但是成本太高了。
总的来说,纯铜散热器不划算,成本太高,加工难度大,性价比低,能吸引更多的关注,绝对不会成为主流。然而,铝散热器多年来一直处于领先地位,这是正确选择的结果。例如,它便宜,密度低,易于加工和成型,硬度好,还有一点非常重要。由它制成的散热器散热性能非常接近纯铜。
此外:
铜散热器有以下问题
1.太贵了
2.太重了
3.表面容易氧化。