โลหะเหลวหรือที่เรียกว่า ตัวนำความร้อนโลหะเหลว หรือน้ำยาหล่อเย็นโลหะเหลวเป็นสารหล่อเย็นชนิดหนึ่งที่ประกอบด้วยโลหะผสมที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ มีความจุความร้อนจำเพาะสูง ค่าการนำความร้อนสูง จุดหลอมเหลวต่ำ และจุดเดือดสูง ปัจจุบันมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เช่น การนำความร้อนของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ และการระบายความร้อนของชิปคอมพิวเตอร์ สารหล่อเย็นโลหะเหลวทั่วไป ได้แก่ โลหะผสมโซเดียม-โพแทสเซียม โลหะผสมตะกั่ว-บิสมัท และโลหะผสมแกลเลียม-อินเดียม
โลหะเหลวที่พบมากที่สุดที่ใช้ในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์คือโลหะผสมที่มีแกลเลียม ในความเป็นจริง ไม่มีความแตกต่างกันมากนักระหว่างการนำความร้อนของโลหะเหลวและจาระบีซิลิกอนแบบดั้งเดิมในแง่ของการใช้งานในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ มีทั้งสีซีดและใช้สำหรับการนำความร้อนระหว่างเคสชิปและแผงระบายความร้อน
- ความแตกต่างระหว่างจาระบีซิลิคอนแบบดั้งเดิมและการนำความร้อนของโลหะเหลว
จาระบีซิลิคอนใช้เพื่อเติมเต็มช่องว่างระหว่างเคส CPU และตัวระบายความร้อนในฐานะตัวนำความร้อน อนุภาคในจาระบีซิลิกอนแบบดั้งเดิมจะอยู่ที่ระดับไมโครเมตรเท่านั้น แต่โลหะเหลวสามารถไปถึงระดับนาโนเมตรได้ ซึ่งหมายความว่าโลหะเหลวสามารถปิดช่องว่างที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่าได้ดีกว่า นอกจากนี้ โลหะเหลวยังมีองค์ประกอบโลหะจำนวนมาก ส่งผลให้การนำความร้อนดีขึ้น
ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนจะกำหนดคุณภาพของตัวนำความร้อน จาระบีซิลิกอนที่มีอยู่ในตลาดในปัจจุบันโดยทั่วไปมีค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนอยู่ระหว่าง 5W/mK ถึง 12.5W/mK ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนของโลหะเหลวสามารถเข้าถึงได้สูงถึง 128W/mK แม้ว่าค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนที่มีอยู่ในท้องตลาดโดยทั่วไปจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 20W/mK ถึง 80W/mK ก็ตาม พูดตรงไปตรงมามากขึ้น การใช้โลหะเหลวสามารถลดอุณหภูมิของ CPU ลงได้ประมาณ 10°C เมื่อเทียบกับการใช้จาระบีซิลิกอนในอุปกรณ์เดียวกัน
- ลักษณะเฉพาะ
- โลหะเหลวมีค่าการนำความร้อนสูงกว่าน้ำ อากาศ และตัวกลางที่ไม่ใช่โลหะหลายชนิด ดังนั้นตัวทำความเย็นชิปโลหะเหลวจึงสามารถถ่ายเทความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นและมีความสามารถในการกระจายความร้อนได้มากเมื่อเทียบกับการระบายความร้อนด้วยน้ำแบบดั้งเดิม
- โลหะเหลวมีค่าการนำไฟฟ้าสูงทำให้สามารถขับเคลื่อนด้วยปั๊มแม่เหล็กไฟฟ้าโดยไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ส่งผลให้มีประสิทธิภาพสูง ใช้พลังงานต่ำ และไม่มีเสียงรบกวน
- โลหะเหลวไม่ระเหยหรือรั่วไหลได้ง่าย ปลอดภัย ปลอดสารพิษ มีความเสถียรทางเคมี รีไซเคิลได้ง่าย และรับประกันการทำงานของระบบทำความเย็นที่มีประสิทธิภาพ ระยะยาว และมีเสถียรภาพ
- ข้อดี
- ประสิทธิภาพการทำความเย็นที่โดดเด่น
- การระบายความร้อนด้วยโลหะเหลวเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดในการแก้ปัญหาการไหลของความร้อนจัดเนื่องจากความหนาแน่นของฟลักซ์ความร้อนเพิ่มขึ้น
- โลหะเหลวมีค่าการนำไฟฟ้าสูงทำให้สามารถขับเคลื่อนด้วยปั๊มแม่เหล็กไฟฟ้าโดยไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ส่งผลให้มีประสิทธิภาพสูง ใช้พลังงานต่ำ และไม่มีเสียงรบกวน
- ท่อโลหะเหลวสามารถจัดเรียงได้อย่างยืดหยุ่น สามารถโค้งงอได้หลายครั้ง และสามารถถ่ายเทความร้อนในระยะไกลได้อย่างง่ายดาย
- โลหะเหลวไม่ระเหยหรือรั่วไหลได้ง่าย ปลอดภัย ปลอดสารพิษ มีความเสถียรทางเคมี และสามารถรับประกันการทำงานที่มีประสิทธิภาพ ระยะยาว และเสถียรของระบบทำความเย็นกำลังสูง (>1KW)
โดยรวมแล้ว ด้วยความสามารถในการนำความร้อนและการถ่ายเทความร้อนที่ยอดเยี่ยม เทคโนโลยีการระบายความร้อนด้วยโลหะเหลวสามารถมอบโซลูชั่นที่ครอบคลุมและมีประสิทธิภาพสำหรับความต้องการการทำความเย็นพลังงานสูง คาดว่าจะสร้างวิธีการ การใช้งาน และผลิตภัณฑ์ใหม่ๆ มากมายในด้านอุตสาหกรรม พลเรือน และแม้แต่การทหาร ซึ่งมีบทบาทสำคัญ