Теплораспределитель переносит энергию в виде тепла от более горячего источника к более холодному радиатору или теплообменнику . Существует два термодинамических типа: пассивный и активный. Наиболее распространенный вид пассивного теплораспределителя — это пластина или блок из материала с высокой теплопроводностью , такого как медь , алюминий или алмаз. Активный теплораспределитель ускоряет теплопередачу с расходом энергии в виде работы, предоставляемой внешним источником. [1]
Тепловая трубка использует жидкости внутри герметичного корпуса. Жидкости циркулируют либо пассивно, путем спонтанной конвекции, которая запускается при возникновении пороговой разницы температур; либо активно, благодаря крыльчатке, приводимой в движение внешним источником работы. Без герметичной циркуляции энергия может переноситься путем передачи жидкой материи, например, подаваемого извне более холодного воздуха, приводимого в движение внешним источником работы, от более горячего тела к другому внешнему телу, хотя это не совсем передача тепла, как это определено в физике. [2]
Примером увеличения энтропии согласно второму закону термодинамики является пассивный теплораспределитель, который рассеивает или «распространяет» тепло, так что теплообменник(и) может быть использован более полно. Это может увеличить теплоемкость всей сборки, но дополнительные тепловые соединения ограничивают общую теплоемкость. Высокие теплопроводные свойства распределителя сделают его более эффективным для работы в качестве воздушного теплообменника , в отличие от исходного (предположительно меньшего) источника. Низкая теплопроводность воздуха при конвекции сочетается с большей площадью поверхности распределителя, и тепло передается более эффективно.
Распределитель тепла обычно используется, когда источник тепла имеет тенденцию иметь высокую плотность теплового потока (высокий тепловой поток на единицу площади), и по какой-либо причине тепло не может эффективно отводиться теплообменником. Например, это может быть связано с тем, что он охлаждается воздухом, что дает ему более низкий коэффициент теплопередачи, чем если бы он охлаждался жидкостью. Достаточно высокий коэффициент теплопередачи теплообменника достаточен, чтобы избежать необходимости в распределителе тепла.
Использование теплораспределителя является важной частью экономически оптимальной конструкции для передачи тепла от среды с высоким тепловым потоком к среде с низким тепловым потоком. Примеры включают:
Алмаз имеет очень высокую теплопроводность. Синтетический алмаз используется в качестве подставок для мощных интегральных схем и лазерных диодов.
Могут использоваться композитные материалы, такие как композиты с металлической матрицей (MMC) медь-вольфрам , AlSiC ( карбид кремния в алюминиевой матрице), Dymalloy (алмаз в матрице сплава меди и серебра) и E-Material ( оксид бериллия в бериллиевой матрице). Такие материалы часто используются в качестве подложек для чипов, поскольку их коэффициент теплового расширения можно подобрать под керамику и полупроводники.
В мае 2022 года исследователи из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне и Калифорнийского университета в Беркли разработали новое решение, которое может охлаждать современную электронику более эффективно, чем другие существующие стратегии. Предлагаемый ими метод основан на использовании теплоотводов, состоящих из электроизоляционного слоя поли (2-хлор-п-ксилилена) ( парилен С) и покрытия из меди. Это решение также потребует менее дорогих материалов. [3]
,_heat_spreader_removed.jpg/1280px-AMD_Athlon_64_X2_6000+_(ADA6000IAA6CZ),_heat_spreader_removed.jpg)
