有问有答:铜比铝导热好,为什么电脑散热器不用纯铜的?

2018-7-6 11:59  |  作者:thesea   |  关键字:有问有答,纯铜散热器

本文约1198字,需2分钟阅读

电脑散热器如果用纯铜的话:1、太贵,买起来肉疼;2、太重,担心主板会受不了;3、效果怎么没什么改善啊,成冤大头;4、用了一段时间,纯铜表面都被氧化,曾经美如花如今烂成渣。


思民CNPS2X纯铜散热器

其它的不说了(重量、成本、保养等),咱就只谈散热能力,把纯铜和纯铝这两种材料的一些物理特性作了个简单对比:

大家觉得铜的导热能力强,就是因为铜的导热系数比铝的要高不少(此处指纯铜和纯铝),这个也确实是,在中学都学过的。但是一个散热器散热能力的好坏不仅仅只考虑材料的导热系数有关,还和散热面积、散热器的形状、空气流动等状况有关。

再看后两个参数,你光看比热容这个数字,肯定会说,哇,铜的比热容更小啊,它的温度升的更快,不是更容易散热(热力学定律,温度梯度越大,传热越快),似乎是没错,但是……你还要看看它们的密度。

铜的密度是铝的3.3倍,散热器是一个讲尺寸的产品,不能无限做大,那同样体积大小下,到底是铜的热容小还是铝的热容小呢?不妨简单计算下。

假设都是一立方厘米大小的材料,铜的重量为8.9克,让它上升1K,需要3.4KJ的热量,此大小下铝的重量为2.7克,让它上升1K,需要的热量是2.4KJ,也就是说,单位体积下,铝的热容量只有铜的70%,它的散热更快。


纯铜版Ultra 120E

所以说,铜的导热系数虽然比铝的高,热量从CPU到环境间的传递阻力小,但是,同体积下它的热容量更大些,温度上升慢,这样温度梯度小,综合传热能力并不见得比铝的好多少。

在热力学中,传热速率方程式为Q=KAΔt,其中Q为传递的热量,K为材料的导热系数,A为传热面积,Δt为温度差,在同样体积下,假设A是一样的,Q主要就由材料导热系数与热量传递介质间的温度差决定了。CPU的散热其实是两个过程,一个是从CPU到散热器,另一个是从散热器到环境(空气)。对于纯铜散热器,热量从CPU到散热器,因为K更大,Δt也大(散热器与CPU间的温度差,因为同体积下铜的升温慢),这个过程中的传热速率是明显好过纯铝散热器的,但是到了第二个阶段,热量从散热器传到空气时,K是一样的(都是空气),Δt则是纯铜散热器更小(这儿是散热器与空气的温度差),在这个过程,纯铜散热器的效率是低于铝质散热器的。之前一直有个说法,铜吸热快,铝散热快,还是很有道理的。

纯铜散热器也不是没有出现过,我们早年就曾经测试过纯铜的Ultra 120E,它重达1.89kg,而普通的Ultra 120E散热器仅仅785g,足足重了1.1kg,但是性能呢?如下:

在这样的高成本、大重量的前提下,纯铜散热器带来的性能收益其实是非常低的,也仅仅比普通的U120E低了4度而已,当然如果你追求极致,也未尝不可,只是代价太大。

总的来说,纯铜散热器不划算,成本太高,加工更难,性价比低,博下眼球尚可,肯定是成不了主流的,而铝质散热器这么多年来一直唱着主角,是正确选择的结果,比如它便宜、密度低,容易加工成形,硬度好,还有一点非常重要,它制成的散热器在散热性能上非常接近于纯铜产品。

所以,为什么要用纯铜散热器呢?!


  • 这些评论亮了
  • 游客  07-06 12:57

    用纯银的吧,铜的太便宜了

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    7#

  • tnt1983博士 3小时之前

    铜比较贵,OVER

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    38#

  • 砍柴小哥学前班 08-21 09:00

    按你的理论,那空气是不是散热更好?那直接不装散热器得了

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    37#

  • 砍柴小哥学前班 08-21 07:43

    这个就是伪科普,稳态下的导热只和导热系数有关,还扯到比热容了也是牛逼。因为外界的导热都是空气,可以认为散热能力只和散热器表面温度有关,散热器表面温度和散热器形状以及导热系数有关,相同形状就只和导热系数有关,也就是材料。不用铜纯粹是因为铜贵,纯铜散热器不是没有,性价比低而已。另外说铜生锈,你不会防腐啊,铝不防腐也生锈。

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    36#

  • 游客  08-02 01:15

    游客:

    是的,穷屌丝都是用水冷和风冷。正常人一般都是用油冷和压缩机制冷。
    07-08 14:45 已有5次举报
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  • 插你屁眼最好

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    35#

  • 游客  07-08 14:45

    是的,穷屌丝都是用水冷和风冷。正常人一般都是用油冷和压缩机制冷。

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    34#

  • 游客  07-08 13:03

    有全铜的散热卖。价格比铝的贵。铜就俩毛病,贵,重。如果不计成本,可以用金银来做散热,比铜铝更好。

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    33#

  • itck终极杀人王 07-07 00:12

    游客:

    铜的比热容小说明散热器升温快,散热器升温快和空气的温差就大,温差大散热器和空气的热交换效率就会非常充分,这样才能有效利用风扇。否则散热片温度上不来,无论风扇吹的多快,热量也带不走。就好比最后一个测试对比这是在各自风扇的测试下面得到的,随着风扇风量的增加,铜散热器和铝散热器温差会增大幅度。这也是为什么纯铜散热器是密集型服务器标配,因为人家风道好,风量交换也更充分。 ...
    07-06 13:20 已有3次举报
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  • thesea 管理员 :

    我讲了半天这个热容和密度间的影响,你抛开体积光谈热容那不是耍流氓吗,热容是一定质量下的概念,可是一定质量下,铜和铝的体积差多少?三倍多啊
    07-06 13:29
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  • 游客:

    风冷不看热容量看导热系数。1U的散热片全是铜的low-profile的,就是因为交换效率比铝高得不知哪里去了
    07-06 15:47 已有1次举报
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  • itck 终极杀人王 :

    那是因为空间有限制。热管也不好塞。所以采用超薄而且超高密度的的铜鳍片来提高散热面积。配合暴力扇散热。如果用铝,那么在有限空间(尤其是高度)下就没法做到这么大的面积。
    所以文中讲的并没有什么问题。
    07-07 00:04
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  • 最后讲错,是如果用铝。就算保持一样成品(薄鳍片,密度高),但是由于铜的密度高得多。同等体积的铜是3.3倍铝的质量。所以散热器重量也是3.3倍于纯铝的产品,导热系数也高(当然实际还要考虑很多不同的东西的影响),这种1U散热器也不需要过于考虑散热器重量的问题,所以能够有更好的效果。

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    28#

  • itck终极杀人王 07-07 00:04

    游客:

    铜的比热容小说明散热器升温快,散热器升温快和空气的温差就大,温差大散热器和空气的热交换效率就会非常充分,这样才能有效利用风扇。否则散热片温度上不来,无论风扇吹的多快,热量也带不走。就好比最后一个测试对比这是在各自风扇的测试下面得到的,随着风扇风量的增加,铜散热器和铝散热器温差会增大幅度。这也是为什么纯铜散热器是密集型服务器标配,因为人家风道好,风量交换也更充分。 ...
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  • thesea 管理员 :

    我讲了半天这个热容和密度间的影响,你抛开体积光谈热容那不是耍流氓吗,热容是一定质量下的概念,可是一定质量下,铜和铝的体积差多少?三倍多啊
    07-06 13:29
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  • 游客:

    风冷不看热容量看导热系数。1U的散热片全是铜的low-profile的,就是因为交换效率比铝高得不知哪里去了
    07-06 15:47 已有1次举报
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  • 那是因为空间有限制。热管也不好塞。所以采用超薄而且超高密度的的铜鳍片来提高散热面积。配合暴力扇散热。如果用铝,那么在有限空间(尤其是高度)下就没法做到这么大的面积。
    所以文中讲的并没有什么问题。

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    27#

  • Elwin博士 07-06 23:13

    我再悄悄说一句,其实高端风冷为了保持卖相,往往使用刚性更好的铝合金材质散热片,其效果反而不如柔软的纯铝。为什么一些四热管低端性价比惊人,它们用的纯铝散热片是最关键原因

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    26#

  • 游客  07-06 21:55

    当年P35时期,MSI和华硕都有过纯铜散热片的主板,尤其是微星的那块风火轮,我买了一块,1350,简直吃血,当然看着也YY。当年本地电脑城那板子只有2块,我买了一块,引的一大票人在围观装机,现在看不到这种火爆场面了。

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    25#

  • zzj19870715大学生 07-06 21:22

    多了不用说,看看现在的旗舰风冷是用什么散热片就知道了。制约全铜散热器的不是价格(因为现在的人不差钱),而是重量。

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    24#

  • 游客  07-06 21:05

    Sea大开题还挺幽默,讲得也很透彻,赞!

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    23#

  • QQ23870862教授 07-06 20:16

    铜比铝贵多少?

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    22#

  • 游客  07-06 17:23

    游客:

    用纯银的吧,铜的太便宜了
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  • 游客:

    舅服你
    07-06 16:35
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  • 钻石导热系数更牛逼,是铜的好几倍,用钻石三人更好!

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    21#

  • 游客  07-06 17:20

    游客:

    用纯银的吧,铜的太便宜了
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  • 对 纯银还不会贬值

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    20#

  • 游客  07-06 17:02

    主要是贵

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    19#

  • 游客  07-06 16:35

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    用纯银的吧,铜的太便宜了
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  • 舅服你

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    18#

  • 游客  07-06 15:48

    纯铜生产工艺污染大,这是硬伤

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    17#

  • 游客  07-06 15:47

    游客:

    铜的比热容小说明散热器升温快,散热器升温快和空气的温差就大,温差大散热器和空气的热交换效率就会非常充分,这样才能有效利用风扇。否则散热片温度上不来,无论风扇吹的多快,热量也带不走。就好比最后一个测试对比这是在各自风扇的测试下面得到的,随着风扇风量的增加,铜散热器和铝散热器温差会增大幅度。这也是为什么纯铜散热器是密集型服务器标配,因为人家风道好,风量交换也更充分。 ...
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  • thesea 管理员 :

    我讲了半天这个热容和密度间的影响,你抛开体积光谈热容那不是耍流氓吗,热容是一定质量下的概念,可是一定质量下,铜和铝的体积差多少?三倍多啊
    07-06 13:29
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  • 风冷不看热容量看导热系数。1U的散热片全是铜的low-profile的,就是因为交换效率比铝高得不知哪里去了

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    16#

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