Vloeibaar metaal, ook wel bekend als thermische geleider van vloeibaar metaal of vloeibaar metaalkoelmiddel, is een type koelmedium dat bestaat uit legeringen met een laag smeltpunt. Het heeft een hoge specifieke warmtecapaciteit, hoge thermische geleidbaarheid, laag smeltpunt en hoog kookpunt. Momenteel wordt het voornamelijk gebruikt op gebieden zoals de warmtegeleiding van kernreactoren en de koeling van computerchips. Gebruikelijke koelmiddelen voor vloeibare metalen zijn onder meer een natrium-kaliumlegering, een lood-bismuth-legering en een gallium-indium-legering.
Het meest voorkomende vloeibare metaal dat in elektronische producten wordt gebruikt, is een legering op basis van gallium. In feite is er niet veel verschil tussen de thermische geleiding van vloeibare metalen en traditioneel siliconenvet wat betreft gebruik in elektronische producten. Ze zijn beide pasta-achtig en worden gebruikt voor thermische geleiding tussen de chipbehuizing en het koellichaam.
- Verschil tussen traditioneel siliciumvet en thermische geleiding van vloeibaar metaal
Siliciumvet wordt gebruikt om de gaten tussen de CPU-behuizing en het koellichaam op te vullen als thermische geleider. De deeltjes in traditioneel siliconenvet bevinden zich slechts op micrometerniveau, maar vloeibaar metaal kan het nanometerniveau bereiken. Dit betekent dat vloeibaar metaal gaten die met het blote oog onzichtbaar zijn, beter kan afdekken. Bovendien bevat vloeibaar metaal een grote hoeveelheid metaalelementen, wat resulteert in een betere thermische geleidbaarheid.
De thermische geleidbaarheidscoëfficiënt bepaalt de kwaliteit van de thermische geleider. Momenteel verkrijgbare siliconenvetten op de markt hebben over het algemeen thermische geleidbaarheidscoëfficiënten variërend van 5W/mK tot 12,5W/mK. De thermische geleidbaarheidscoëfficiënt van vloeibaar metaal kan oplopen tot 128 W/mK, hoewel de coëfficiënten die op de markt verkrijgbaar zijn doorgaans variëren van 20 W/mK tot 80 W/mK. In eenvoudiger bewoordingen kan het gebruik van vloeibaar metaal de CPU-temperaturen met ongeveer 10°C verlagen vergeleken met het gebruik van siliconenvet in hetzelfde apparaat.
- Kenmerken
- Vloeibaar metaal heeft een veel hogere thermische geleidbaarheid dan water, lucht en veel niet-metalen media. Daarom kunnen koelers met vloeibare metaalchips een efficiëntere warmteoverdracht en extremere warmteafvoer realiseren in vergelijking met traditionele waterkoeling.
- Dankzij de hoge elektrische geleidbaarheid van vloeibaar metaal kan het worden aangedreven door een elektromagnetische pomp zonder bewegende delen, wat resulteert in een hoog rendement, een laag energieverbruik en geen geluid.
- Vloeibaar metaal verdampt of lekt niet gemakkelijk, het is veilig, niet giftig, chemisch stabiel, gemakkelijk recyclebaar en zorgt voor een efficiënte, langdurige en stabiele werking van koelsystemen.
- Voordelen
- Uitstekende koelprestaties.
- Koeling met vloeibaar metaal is de optimale keuze voor het oplossen van extreme problemen met de warmtestroom naarmate de warmtefluxdichtheid toeneemt.
- Dankzij de hoge elektrische geleidbaarheid van vloeibaar metaal kan het worden aangedreven door een elektromagnetische pomp zonder bewegende delen, wat resulteert in een hoog rendement, een laag energieverbruik en geen geluid.
- Buizen van vloeibaar metaal kunnen flexibel worden gerangschikt, kunnen meerdere keren worden gebogen en kunnen gemakkelijk warmteoverdracht over lange afstanden bereiken.
- Vloeibaar metaal verdampt of lekt niet gemakkelijk, het is veilig, niet giftig, chemisch stabiel en kan de efficiënte, langdurige en stabiele werking van krachtige koelsystemen (> 1 kW) garanderen.
Over het geheel genomen kan de koeltechnologie met vloeibaar metaal, dankzij de uitstekende thermische geleiding en warmteoverdrachtsmogelijkheden, uitgebreide en efficiënte oplossingen bieden voor de vraag naar koeling met hoog vermogen. Er wordt verwacht dat dit een reeks nieuwe methoden, toepassingen en producten zal opleveren op industrieel, civiel en zelfs militair gebied, die een belangrijke rol zullen spelen.