Termal iletkenlik nedir?

Termal iletkenlik bilgi işlemde soğutmanın temel dayanağı olduğundan, işlemci, soğutucu, ekran kartı ve sıvı soğutma kitleri üreticileri için çok önemlidir. Termal iletkenliğin ne olduğunu ve bu kavramın tüm ayrıntılarını bilimsel olarak derinlemesine açıklıyoruz.

Fizikçi veya kimyager değiliz, ancak bileşen soğutmanın temellerini anlayacak kadar bilim ve teknik bilgiye sahibiz. Ve bu arada, bileşiklerde adı geçen özelliğin önemini vurgulayarak, termal performansın temellerini araştırmak gerekir. Karşımıza termal macun çıkacaktır ve bununla yakından ilişkilidir.

Termal iletkenlik nedir?

Bir malzemenin doğrudan temas yoluyla ısı transfer etme kapasitesini belirleyen fiziksel özelliktir. Ölçüm birimi, Kelvin metre başına Watt’tır (W/m K). Bu büyüklük, J/m.s.K (Kelvin başına metre/saniye) hesaplanarak Joule’ye eşdeğerdir.

Moleküler ajitasyon ve temas yoluyla gerçekleşir. Isı, bir sıcaklık gradyanı şeklinde ilerler (çoktan aza doğru). Yüksek sıcaklık ve yüksek moleküler enerji bölgesinden başlar. Daha soğuk bir bölgeye ve daha düşük moleküler enerjiye ulaşır.

Termal dengenin sağlanmaya çalışıldığı sabit ve döngüsel bir aktarım olduğunu görebilirsiniz. Bu nedenle, iyi bir ısı transfer hızına sahip olmak çok önemlidir. Burada amaç ısının yavaş transfer edilmesidir.

Örneğin, CPU’ya yapılan bir hız aşırtmada, işlemcinin mümkün olduğu kadar soğuk olması istenir ve bu, hızlı bir ısı transferi ile gerçekleşir. Ancak, ısının hızlı bir şekilde aktarılmasını nasıl sağlarız? Yüksek performanslı termal macun sayesinde yüksek termal iletkenliğe sahiptir.

Bir malzemenin ısıl iletkenliği neye bağlıdır?

Bir malzeme ve onun termal iletkenliği hakkında konuştuğumuzda, ona bağlı olan birkaç faktöre sahibiz:

• Sıcaklık gradyanı
• Malzeme özellikleri
• Isının aldığı yolun uzunluğu

Bununla birlikte, hangi malzemelerin daha fazla ve daha az iletken olduğunu bilmek önemlidir:

Bu malzemelerden grafen veya elmas, günlük hayatta ısıyı dağıtmak için neredeyse hiçbir zaman kullanılmayacak, bakır ve alüminyum bu amaç için daha yaygın. Peki düşük ısı iletkenliğine sahip malzemelerle ne yapıyoruz? Onları evleri, ofisleri vb. yalıtmak için kullanabiliriz.

Yalıtım için sadece kullanılan malzeme değil, aynı zamanda kullandığımız muhafaza türü de önemli. Aksine, ısı iletkeni olan malzemeler mutfak gereçlerinde, buzdolabı soğutmasında, güçlü ekipmanlarda vs. kullanılmaktadır.

Termal macunun ısıl iletkenliğinin yüksek olup olmadığı nasıl anlaşılır?

Temel olarak, bilgi işlemdeki uygulaması, termal macunlar veya termal pedlerle ilgilidir. Birincisi, CPU’nun IHS’sinin üzerine uygulanan ve ısıyı soğutucudan CPU’ya aktarmaya yarayan iletken malzemelerin bir karışımından kaynaklanan bir bileşiktir.

Bir macunda ne zaman yüksek ısı iletkenliği olur? Termal macunlar içerisinde, her termal macunlarda elde edilmesi kolay olmayan bir değer olan 8 W/m K’nin üzerinde yüksek bir iletkenlik olduğunu söyleyebiliriz. İletkenliklerini kontrol etmek için tek tek arama yapmaktan sizi kurtarmak için 3 tip termal macun olduğunu söyleyebiliriz:

• Seramik. 3 ile 6 W/m·K arasında hareket eden, elektriği iletmemeleri ve diğerlerinden daha güvenli olmaları ile karakterize edilen iletkenliği en düşük olanlardır. Beyazımsı renkleriyle ayırt etmek kolaydır.
• Metalik. Karışımında, iletkenliği çok daha yüksek olan silikonla birlikte metaller vardır: 13 W/mK’ye ulaşabilirler.
• Sıvı metal. Bu ürün satılmıyor, ancak kullanılan bileşenler sayesinde 80 W/m K rekor bir iletkenlik elde ederler.

Bahsedilenlerin hepsinden en tehlikelisi sıvı metaldir, çünkü ısıtıldığında çok sıvı hale gelir ve aynı zamanda bir elektrik iletkenidir. Bu nedenle uygulaması ve bakımı çok basit olmadığı için perakende olarak satılmaz ve profesyoneller tarafından ele alınması gerekir.

Son olarak, 35 W/m K’ye kadar termal iletkenliği ile pek çok kişiyi şaşırtan Termal ped alternatifimiz var. Tüm ısıtma yastıkları bu iletkenliğe sahip değildir, ancak bu değerlere ulaşanlar grafitten yapılmıştır. Bilmeyenler için grafit o kadar iletken bir malzeme ki nükleer reaktörlerde kullanılıyordu (gerçi Çernobil kazasının grafitle ilgili bir tasarım hatasıyla ilgisi olmasına rağmen).

Genel olarak, metalik termal macunlar, çoğu durumda çinko oksit içerir. Elektriksel olarak kapasitif olmakla elektriksel olarak iletken olmak arasında ayrım yapmanız gerekir.

Elektriksel olarak kapasitif birçok metalik termal macun varken, birkaç model elektriksel olarak iletkendir. Şüphe duyduğunuzda, satın almadan önce sizi ilgilendiren termal macun hakkında bilgi aramak her zaman daha iyidir.