Měď je klasický kov pro šíření tepla, ale je těžká a její vodivost, i když je silná, je stále omezena transportem kovových elektronů a hmotnostní hustotou. Pyrolytická grafitová fólie (PGS) je vysoce zpracovaný materiál: tenký, pružný, tmavě šedý film, který se při manipulaci chová téměř jako polymer, přesto vede teplo podél své roviny rychleji než mnoho kovů. Jako vrstva rozptylující teplo v topné desce může tato ultra-lehká fólie překonat měď v laterální tepelné difúzi, což umožňuje extrémně rovnoměrné povrchové teploty s minimální přidanou hmotou.
V-rovinné tepelné difúzi: PGS versus měď
PGS je syntetický, vysoce orientovaný grafitový film vyrobený pyrolýzou a grafitizací polymerních prekurzorů. Jeho struktura se skládá ze zarovnaných ploch podobných grafenu-, což vede k extrémní anizotropii tepelného přenosu.
Typické hodnoty tepelné vodivosti zdůrazňují rozdíl:
Pyrolytická grafitová deska (v-rovině):~1000 W/m·K
Měď:~400 W/m·K
Výsledkem je výrazně vyšší -rovinná tepelná vodivost pro PGS, což se přímo promítá do vynikající tepelné difuzivity přes tenkou povrchovou vrstvu. V aplikacích na deskách to umožňuje, aby byl lokalizovaný ohřev z vestavěných prvků rychle redistribuován do široké oblasti, čímž se redukují horká místa a zlepšuje se rovnoměrnost teploty.
TermínPGS versus měděná rozptylová deska rozptylovače teplase často používá v diskusích o pokročilém tepelném designu k popisu této výkonnostní mezery v boční rychlosti šíření tepla.
Chování tepelné difuzity v deskových systémech
Tepelná difuzivita určuje, jak rychle materiál reaguje na teplotní gradienty. V praktickém provedení desky to určuje, jak rychle se tepelný příkon vyrovnává po povrchu.
PGS vykazuje extrémně vysokou-difuzivitu v rovině kvůli kombinaci:
Vysoká -rovinná vodivost (~1000 W/m·K)
Velmi nízká hustota
Tenká průřezová-geometrie (často<0.1 mm)
PGS je šeptem-tenká, super{1}}rychlá termální dálnice, která šíří teplo do stran rychlostí, které se měď může přiblížit pouze v mnohem tlustších a těžších úsecích.
Měď, i když je tepelně vodivá, vyžaduje podstatně větší tloušťku k dosažení podobného rozmetacího výkonu, což zvyšuje tepelnou hmotnost a zpomaluje přechodovou odezvu.
Anizotropie: definující charakteristika PGS
Kritickým rysem desky z pyrolytického grafitu je její anizotropie:
V-rovinná tepelná vodivost: ~1000 W/m·K
Průchozí-rovinná tepelná vodivost: ~5–10 W/m·K
To znamená, že se teplo pohybuje extrémně efektivně do stran, ale velmi špatně přes tloušťku materiálu. V sestavách přítlačných desek je toto chování výhodné, když se PGS používá výhradně jako postranní vrstva rozptylující teplo mezi topným článkem a povrchem přítlačné desky.
PGS díky své struktuře nepůsobí jako hromadný tepelný vodič, ale jako směrová tepelně vyrovnávací vrstva.
Integrace v provedení vyhřívané desky
V praktických aplikacích se PGS obvykle instaluje jako:
Tenká lepená mezivrstva pomocí lepidla citlivého na tlak-
Upnutá mezifólie mezi ohřívačem a čelem desky
Konformní plech integrovaný do více{0}}zónových topných sestav
Jeho zanedbatelná tloušťka a hmotnost snižují tepelnou setrvačnost systému. To umožňuje:
Rychlejší zahřívání-
Vylepšená tepelná odezva cyklu-do{1}}cyklu
Snížené lokalizované tepelné gradienty
Vylepšená jednotnost v geometriích tenkých desek
Měď naproti tomu přidává významnou hmotnost a může zpomalit přechodovou odezvu kvůli své vyšší objemové tepelné kapacitě.
Kompromisy-a úvahy o designu
Navzdory svým výhodám je PGS specializovaný materiál s několika omezeními:
Vysoké náklady na materiál ve srovnání s mědí
Křehkost při manipulaci díky tenké-strukturě filmu
Nízká průchozí-rovinná vodivost omezující přenos velkého množství tepla
Požadavek na pečlivou mechanickou podporu při montáži
Výsledkem je, že měď zůstává běžná v konstrukčních rolích šířících teplo, zatímco PGS je vybrána pro vysoce{0}}výkonné povrchové rovnoměrné vrstvy v přesných tepelných systémech.
Závěr
Pyrolytická grafitová deska představuje pokročilé, ultra-lehké řešení tepelného rozptylu s výjimečnou-rovinnou difuzivitou, které překonává měď v příčném rozvodu tepla pro tenké deskové systémy. Jeho anizotropní struktura umožňuje rychlé vyrovnání povrchové teploty při minimalizaci tepelné hmoty a doby odezvy.
Pyrolytická grafitová deska je proto považována za -rozvaděč tepla nové generace pro vysoce-výkonné desky, kde je rychlost a rovnoměrnost rozhodující. Nejúčinnějším rozptylovačem tepla je ten, který téměř okamžitě přenáší teplo do stran, a v této oblasti představuje PGS výraznou výhodu oproti tradičním řešením na bázi mědi-.
