31号元素算是液态金属导热材料发展路上不太成功的一条技术路线
serebiij10
编辑于 2024年03月09日 19:03
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本文成文于2024年3月初,起因是逛淘宝的时候发现dell给外星人和游匣系列上的31号元素的导热介质,在网上开卖了,价格还很不便宜,就想深入了解下这到底个啥,我暂时研究的结果就是我的标题,它是条不太成功的技术路线

 

Dell的这个31号元素其实不是传统的液态金属散热材料,它更多的是个营销词汇,不过还是蛮巧妙的。因为元素周期表的第31号元素就是镓,属于谜底就在谜面上,表明自己散热的液态金属是镓基的

说它不传统是因为它是镓硅的混合物,也就是缝合怪

这问题要说明白其实有点复杂,我在这里做个不那么严谨的省流版。把常见的热界面材料做个简单的分类。

绝缘导热:

硅脂=硅油+绝缘高导热填充料(氧化铝,氮化铝颗粒)

相变片=石蜡+绝缘高导热填充料(氧化铝,氮化铝颗粒)

非绝缘导热:

液态金属=多种合金总称,常温下就是液态

液态金属相变片=多种合金总称,常温下是固态,过了设置的相变温度,变成液态

 

而这31号元素可以简单理解为=硅油+液态金属,活生生的把两条差的有点远的技术路线给缝合了起来。

缝合的好处和代价肯定都是有的,但是查这部分资料真的有点困难。

说到这个问题,我必须把淘宝商家的图拿出来裱一通,是真的坑人

这玩意大概率不是图里吹的信越代工的。原因有好几个,首先翻遍信越官网,它家不仅没有类似的镓硅混合产品,甚至连纯的液态金属都没有。为了dell高端的本子开发个散热材料,不给其他用户用,它回得了本嘛。第二个原因就是这玩意的性能比起信越主力的硅脂产品线的性能要强,信越以此方式突破了靠谱硅脂常年难以逾越的6W的导热系数线,它真的不宣传两句,实在不太可能。

它是信越代工的概率和乾隆真吃过现在那些下江南是留下的美食的概率,还真差不多

图上另一个槽点就是那个蓝色小球,之前我在裱莱迪相变片三兄弟的时候就说过,这玩意指的是细小的高性能的球形氧化铝填料,在液态金属的宣传页看到绝缘材料的样子,真的很有点无语。淘宝商家应该是真的不懂自己卖的是个啥。

不过天无绝人之路,靠谱的资料还真给我查到了。国内厂商其实有对应的产品,还不止一款

首先是本专栏的常客厂家,泰吉诺,它家的产品叫LM800:

LM应该就是liquid metal的意思,硅脂和液态金属混合物貌似颜色上比起传统金属布灵布灵的光泽要暗淡不少,31号元素也由此特征,外观更像硅脂。另外泰吉诺照例带来了比较靠谱的技术参数,我在后面讨论性能的时候会用得上。

另一家有类似产品的国内厂商是个液态金属专业户,云南中宣液态,它不仅是国内最早做这块的,而且有中科院理化所的团队有合作,这个细分领域不错的,央视频上也出现过

它家的产品名字就正常很多:复合硅脂,比液态金属导热膏要准确的多,而且数据方面提供的比较全面。

有了详实的数据才好判断31号元素的这种缝合怪路线的好处和代价。

首先是好处:

a.      液态金属应用起来的一大困难就是其导电性,保护一个没做好,就得直接送到维修厮那边看午安大电牛。而用硅脂硅油做基体可以充分稀释液金,降低其导电性,虽然和硅脂和相变片还是没法比,但是只要不要点背的滴到主供电19V附近,板子应该都能正常运行的。安全性确实是比液金强

b.     另一大好处就是降低了液态金属的流动性,液金的另一大痛点就是常温下其就是液体,各种晃动的情况下,难免侧漏或者偏移。以硅油硅脂为基体后,流动速度慢了很多,从另一个角度提升了安全性。

c.      和硅脂路线相比,提升了抗pumpout能力

当然代价也是不小的:

a.      导热率不好,比起液态金属,缩水明显,和液态金属导热率基本25W起步的情况相比,勉强到8W的镓硅混合物实在太不够看了,这性能甚至只能和高性能硅脂和相变片掰手腕。怪不得dell的宣传里面说的是比原来强了25%,原来是比之前7921的6W左右强了25%,这个性能拿到2024年其实不太够看了。

b.     抗Dryout能力本身不弱,但是一旦用到dryout阶段,硅油干了后,液态金属特性会很大程度上恢复,该偏移偏移,该导电导电,把危险放到后面来承担

c.      创新是需要花钱的,价格是比液金或者硅脂都贵蛮多。

 

不知道大家看到这里有啥感觉,其实我对于代价里面的b,c两项其实早有预计,让我比较惊讶的是这种镓硅混合物的导热率这么烂,能被相变片小压一个头。后来查询资料后,我大概算是找到原因了。

高性能硅脂填充的绝缘导热材料的性能已经相当不错,能达到30W导热系数左右,而31号元素里面的镓基液态金属的导热率也就是30W附近,况且为了镓硅混合物导电率不能太高,其填充率也有所限制。所以基体差不多的情况下,填充的东西性能也差不多,31号元素的导热能力肯定和硅脂,相变片拉不开差距。

所以综上来说,31号元素其实是个很尴尬的技术路线,它在比硅脂多了导电风险的情况下,最重要的导热性能差不多,也许在pumpout性能上略胜一筹,但是当我拿出高性能相变片的时候,它唯一的一点技术优势就全没了

所以chiphell老哥在把31号元素换成7950后,性能几乎没变化,那是当然,8和8.5的导热率差别,用不出来区别才正常。

最后就是给已经用上了这玩意的老哥一个提醒,这玩意可以当一个另一种技术路线的相变片,寿命应该不低。但是这玩意清理起来有点麻烦,必须用酒精棉有耐性的擦拭,把液金析出后,细心的擦除到板子外面后,再开始上电,这也是前面中宣液态的产品说明书里强调的。

最后是chiphell老哥的酒精擦拭图,给大家做个参考。