“逆重力”热管•浅谈散热领域的文字游戏
在浏览散热器的宣传页面时,我们常常能看到一些玄乎其玄的名称与概念。例如,所谓“S-FDB轴承”,还有“逆重力”等内容。
在这些晦涩难懂的名称之间,有多少是厂商的文字游戏?令人晕头转向的概念之内,又有几分不是刻意营造的噱头呢?本期文章就将聚焦于散热领域的文字游戏,浅谈厂商那春秋笔法背后的技术真相。
“逆重力热管”
2020年,利民在散热器上“首发”了AGHP“逆重力热管”。一时间,舆论哗然。
“逆重力”一词听上去高端而又玄乎其玄。它和普通的热管有什么不同呢?是因为普通热管无法逆重力工作,而AGHP使用了“黑科技”吗?要理清这点,我们需要从热管的原理说起。
“逆重力”的本质
电脑散热器所使用的,一般是毛细热管。
1963年,航天器的散热需求与日俱增,传统材料导热能力此时已不能满足需求。而当时的“热管”是借助重力工作的,在太空中无能为力。
为解决航天器在微重力环境下的散热问题,NASA同LosAlamos实验室联合研发了能在微重力环境下工作的导热材料——毛细作用热管。
热管诞生地—— LosAlamos国家实验室毛细作用在生活中相当常见。将细吸管插入水中,我们将会看到吸管中的液面高于水面,这其中便发生了毛细作用:使管内液面逆于重力的力量正是毛细力。这正是热管内冷却液的回流原理。
抽成负压的铜管中注有冷却液。当有温度差存在时,冷却液在靠近芯片的铜底一端受热蒸发,内部的气压带动它流到冷端。
冷端装有散热鳍片,因此温度较低。冷却液在此遇冷,凝结放热,从而将热量传导。
随后,冷却液通过毛细作用,沿热管壁流回热端,这种循环是快速进行的,热量可以被源源不断地传导开来。
可以看到,无论是生活中常见的毛细作用,还是散热器热管所使用的毛细回流原理,它们本就能够逆重力进行。事实上,在研发热管时,NASA的设计目的就是寻找太空失重环境下的导热材料!
将随处可见的毛细热管命名为“逆重力热管”,不可谓不滑稽。那么,所谓“逆重力热管”到底是做了什么改进,才让其工作效率有所提升呢?这就要介绍热管的种类了。
热管的种类
毛细原理是热管工作的核心,各种工艺的目标便是将毛细力最大化。热管内部主要分为三种工艺结构,首先介绍的是使用最广、最为常见的粉末烧结热管。
烧结热管
粉末烧结热管剖面粉末烧结热管占据了近80%的行业份额。顾名思义,这种热管的毛细结构是在高温下烧结而成的。
一条好的烧结热管,每个部分的毛细结构渗透率应该尽量相同、烧结块分布均匀。烧结热管的质量,也将直接决定导热效果——而这,就是大陆利民(的热管供应商)大做文章的地方。
首先要明确的是,由于烧结热管的技术含量较高,大部分散热器制造厂并不具备生产热管的能力。它们往往仅对热管进行弯折、焊接,以构筑散热器的主体。因此,AGHP“逆重力热管”其实是制造业的“供应商升级”。
热管供应商通过改变烧结工艺与技术、优化铜粉的配比、调整烧结热管的微观结构,让烧结热管能产生更强大的毛细力量,因而可以更好地对抗重力。在某一次“供应商升级”后,加上宣传部门的努力,大陆利民的“逆重力热管”就这样诞生了。
也正因对微观结构的极高要求,烧结热管的制造成本较高。因此,市场上还有一种成本低廉的替代方案——沟槽热管。
沟槽热管
沟槽热管由整体成型工艺制造,无需细密铜粉与烧结过程的它,成本仅为烧结热管的2/3,占据行业近20%的份额。
沟槽热管的一大优点是热阻较小。由于没有铜粉填料的阻碍,沟槽热管的冷却液渗透率表现更好。热管长度越长,沟槽式设计的优势就越明显。在理想的直通条件下,沟槽热管优于粉末烧结热管。
但是,沟槽热管有一个致命的缺点:易受重力影响。沟槽热管的方向性很强,依靠一条条预先规划好宽度与深度的沟槽,严格限制毛细力的方向。
但在实际使用中,热管往往需要经历90度、180度乃至回转的弯折,散热器本体也会存在倾斜的情况,这些都是对沟槽热管的致命打击。最恶劣的情况下,沟槽热管的效率甚至不足1/3。
弯折是对沟槽热管的致命打击当然,烧结式热管的效率同样会受到弯折的影响。大量的弯折会破坏热管的毛细结构,使冷却液回流受阻。不恰当的弯折还会破坏热管壁的完整性,使冷却液挥发、热管失效。
因此,对于散热器而言,无论角度与次数,热管弯折应是越少越好。在选购散热器时,切忌抱有“多就是好,粗就是强”的想法。热管的弯折情况、直径、工艺等都是需要考虑的因素。
由于太空中少有重力干扰,沟槽式热管被广泛用于空间飞行器中。部分低端散热器也会使用这种热管。
沟槽热管被广泛应用在航天器中丝网热管
丝网热管靠紧贴管壁的多层丝网提供毛细力。这种工艺的冷却液回流阻力大、径向热阻大,且工艺重复性差、仍然不耐弯折。
在散热器领域,网芯工艺已被沟槽、粉末烧结所取代。
沟槽热管的热阻小,而粉末烧结热管更耐弯折。有没有一种工艺,让我们能够“我全都要”?将沟槽工艺同粉末烧结相结合的复合热管应运而生。
复合热管
一些风冷厂商已经在尝试使用沟槽与粉末烧结相结合的复合热管,这种热管兼具两家之长。在九州风神首发阿萨辛III时,就曾宣称使用七条复合工艺热管。
九州风神 阿萨辛III
然而,在数个月后,GamersNexus拆解了阿萨辛III散热器的热管。通过显微镜观察,他得出了一个令人惊讶的结论:阿萨辛3并非使用了宣传中的复合热管,而是普通的烧结热管!
一时间,九州风神被推上了舆论的风口浪尖。原来,这项复合技术有待成熟,热管的性能较不稳定。在实验性应用了一段时间后,九州风神不动声色地在后续批次的Assassin III上撤回了这项技术,转而使用改进的烧结工艺,却没有对宣传词汇进行修改,从而导致了极为广泛的误解。复合热管的应用失败,不得不说是一大遗憾。
希望在不远的将来,更多厂商能够加入到这种先进热管的探索中来。与“逆重力”所营造的噱头不同,唯有实际技术层面的改进,方可为散热器的发展添砖加瓦。
总结
在散热领域竞争逐渐激烈的当下,利民能将烧结技术引入低端领域,客观来说是有利于消费者的。
但是,抛开“逆重力热管”的噱头不谈,低端烧结热管的可靠性如何,还有待观察。结合大陆利民频频爆出的热管品控问题——以至于“逆重力热管”在3年里更新了三代——我不得不对此持保留态度。
不管怎么说,散热市场还有很长的路要走,希望玩家们能认清宣传噱头背后的原理,不盲目喝彩,能冷静分析。让市场中少一些“逆重力热管”之营销噱头,多一分实打实的性能与品质——如此,方为我们所追求、真正有利于消费者的健康市场,不是吗?
这篇文章到这里就结束了。如果对本文内容与风扇选购有疑惑,随时欢迎与我交流!
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