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为什么大多数散热器选择铝而非铜?从导热到成本的全面解析

创作时间:
作者:
@小白创作中心

为什么大多数散热器选择铝而非铜?从导热到成本的全面解析

引用
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来源
1.
https://www.bilibili.com/opus/414039447250657245

在电脑硬件领域,散热器是保障设备稳定运行的关键组件。尽管铜的导热系数远高于铝,但市面上的散热器大多采用铝制散热鳍片。这种现象背后,究竟隐藏着怎样的科学原理和工程考量?

随着电脑市场的日益开放,DIY装机已成为许多人的选择。在散热器市场中,热管加铝制散热鳍片的组合占据主导地位,而纯铜散热鳍片的产品则相对罕见。这一现象引发了一个有趣的问题:既然铜的导热系数远高于铝,为什么厂商们仍然倾向于使用铝?

在中学物理中,我们学过导热系数和比热容的知识。导热系数是在相对稳定的传热条件下,1m厚度的材料两侧温差为1摄氏度,在一定时间内通过1平方米面积传递的热量,单位为W/(m·K)。纯铜的导热系数为401 W/(m·K),纯铝的导热系数为237 W/(m·K)。在实际应用中,散热器通常不会使用纯金属,而是会添加其他金属以提高其他性能,因此导热系数只能近似估算。从数据来看,铜的导热能力确实优于铝,这也是为什么电脑散热器的热管基本采用铜作为管材的原因,以实现快速热量传导。

然而,散热鳍片为何不采用铜呢?这主要涉及以下几个因素:

  1. 比热容
    比热容同样是散热介质的重要参数,但往往被忽视。比热容高的介质,在温度变化1摄氏度时,所吸收或散发的热量更多。铜的比热容为386KJ/kg·K,而铝的比热容为900KJ/kg·K,几乎是铜的三倍。我们可以将散热器鳍片理解为销售,将热管理解为运货卡车,将CPU比作工厂。CPU作为工厂,不断生产出热量这个产品,热管作为运货卡车,需要源源不断地将热量运到销售,销售进行持续的出货。如果销售(散热鳍片)卖热量的速度太慢,即使运货卡车的效率高,热量还是会堆积在散热器上。铝就是一个进货快卖得快的销售,而铜就是一个进货慢卖得慢的销售。因此,散热器厂家自然会选择铝来做散热器的鳍片。

  1. 密度
    铜的密度为8.95g/cm³,而铝的密度为2.7g/cm³。以大霜塔为例,其毛重为1300g,如果全部采用铜,重量将增加到4290g。显然,没有人希望在主板上安装一个4公斤重的散热器,这无疑会给主板带来巨大的压力。

  1. 价格
    铜的价格基本为铝价的3倍以上。将铝制散热器升级为铜制,成本将翻三倍,而性能提升却有限。大多数消费者可能难以接受这种高昂的价格,导致纯铜散热器的销量寥寥无几。因此,厂商也较少生产纯铜散热器。在相同价位下,水冷等其他散热效率更高的选择更具吸引力。

综上所述,市场上纯铜散热器较少的主要原因在于比热容、密度和价格等因素的综合考量。虽然铜在导热性能上具有优势,但铝在其他方面的表现更符合实际应用需求。

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