1.铜材质

优势:

导热性能优异:铜的导热系数为401 W/(m·K),约为铝的1 7倍,能快速将热量从热源传导至散热鳍片。

热容较低:铜的比热容(0 385 J/g·K)仅为铝的一半,吸热后温度变化更快,适合快速导热场景。

劣势:

重量大:铜密度(8 96 g/cm³)是铝的3倍以上,相同体积下重量显著增加,对主板承重及便携设备不友好。

成本高:铜价格约为铝的3倍,且加工复杂,纯铜散热器成本过高,多用于高端服务器或特殊场景。

应用:通常用于散热器底座或热管,直接接触热源以高效导热。

2.铝材质

优势:

轻量化与成本低:铝密度(2 7 g/cm³)低,适合制造大面积散热鳍片,且成本仅为铜的1/3。

散热效率高:铝的比热容(0 897 J/g·K)是铜的2倍以上,相同体积下热容更低,能更快释放热量到空气中。

劣势:

导热性能弱:铝的导热系数(237 W/(m·K))仅为铜的60%,单独使用时导热效率有限。

应用:广泛用于散热鳍片设计,结合铜底座形成“铜铝混合”结构,平衡导热与散热效率。

3.铜铝混合材质

设计原理:铜底座快速吸收热量,铝鳍片高效散热,结合两者优势。

效果:

热阻更低:铜底减少接触面温差,铝鳍片扩大散热面积,整体散热效能优于单一材质。

经济性佳:成本低于纯铜,性能优于纯铝,成为PC和手机散热器的主流方案。

典型应用:CPU散热器、手机散热背夹(如红魔5 Pro的铜底+铝鳍片设计)。

4.新型复合材料

铜-金刚石复合材料 :

导热性能突破 :导热系数达800 1000 W/(m·K),是纯铜的2倍以上,适用于高功率密度芯片(如AI、HPC)。

热膨胀系数优化 :匹配半导体器件需求,减少热应力问题。

局限性:工艺复杂、成本高,尚未大规模量产。

5.其他材质

银:导热系数最高(429 W/(m·K)),但成本极高且材质过软,仅用于高端导热硅脂。

石墨与导热塑料:石墨导热系数高但易碎;导热塑料轻便但性能有限,多用于低功耗设备。

热管技术:利用相变原理(液态→气态)高效传热,导热效率远超金属,常见于高性能散热系统。

实际应用中的综合考量

1.功率需求:高功率设备(如游戏手机、服务器)需铜或复合材料,低功率设备(如普通手机)可选铝或铜铝混合。

2.体积与重量:便携设备优先铝材(如iQOO散热器仅68g),固定设备可接受铜材的厚重。

3.成本与工艺:铜铝混合方案在性价比上最优,新型材料(如铜 金刚石)需技术成熟后才可能普及。

总结:

铜:导热快,适合热源接触层,但成本高、重量大。

铝:散热快,适合散热鳍片,轻量化且经济。

铜铝混合:平衡性能与成本,是当前主流方案。

新型材料:未来方向,但需突破工艺与成本限制。

选择散热器时需根据具体场景(如功耗、空间、预算)综合权衡材质特性,例如红魔5 Pro的铜底+VC液冷设计显著提升散热效率,而百元级散热器多依赖铝材简化成本。