در دنیای شلوغ و پرسرعت امروز، کامپیوترها به یار همیشگی ما تبدیل شده‌اند. از کارهای روزمره گرفته تا سرگرمی و بازی، اتکا به این دستگاه‌های هوشمند روزبه‌روز بیشتر می‌شود. اما قلب تپنده هر کامپیوتر، پردازنده یا CPU آن است و سلامت و کارایی آن به طور مستقیم بر عملکرد کل سیستم تأثیر می‌گذارد.
یکی از فاکتورهای کلیدی برای حفظ سلامتی پردازنده، خنک نگه‌داشتن آن است. در اینجا، خمیر سیلیکون به‌عنوان یک رابط حرارتی حیاتی وارد عمل می‌شود. اما با تنوع برندها و مدل‌های موجود در بازار، انتخاب خمیر سیلیکون مناسب می‌تواند چالش‌برانگیز باشد.
در این راهنمای جامع، به بررسی انواع خمیر سیلیکون، تفاوت‌ها و کاربردهای هر یک می‌پردازیم تا به شما در انتخابی آگاهانه برای خنک نگه‌داشتن قلب سیستمتان کمک کنیم.
خمیر سیلیکون چیست؟
خمیر سیلیکون، گریس حرارتی و ترکیبات حرارتی، همه نام‌های مختلف برای یک ماده هستند. این ماده رسانای گرما بوده و به‌عنوان انتقال‌دهنده گرما بین دو سطح عمل می‌کند.
سطح پردازنده (CPU)، خنک‌کننده‌ها و هیت‌سینک‌ها همگی دارای منافذ میکروسکوپی هستند. این منافذ، هوا را به دام انداخته و مانند یک عایق عمل می‌کنند و مانع از دفع مناسب گرما می‌شوند.
خمیر سیلیکون با نفوذ به این منافذ ریز، تمام هوای موجود را از بین برده به‌عنوان یک رسانا، گرما را انتقال می‌دهد. به‌این‌ترتیب، پردازنده به طور مؤثر گرما را دفع کرده و بدون مشکل کار می‌کند. برای جلوگیری از داغ‌شدن بیش از حد سیستم و خرابی آن، به خمیر سیلیکون نیاز داریم.
انواع خمیر سیلیکون
خمیرهای سیلیکون، در شش نوع مختلف وجود دارند و از نظر هدایت حرارتی، هدایت الکتریکی، چگالی و قیمت کاملاً با هم متفاوت هستند و دانستن اینکه کدام نوع آن برای سیستم مناسب است، ضروری می‌باشد. زیرا به طور مثال شما نمی‌توانید به‌سادگی از خمیر حرارتی با ضریب هدایت حرارتی پایین برای سیستمی که بسیار داغ می‌شود استفاده کنید.
1. خمیر سیلیکونی بر پایه فلز
خمیر سیلیکونی بر پایه فلز یکی از قدیمی‌ترین و رایج‌ترین انواع خمیر سیلیکونی است. این نوع خمیر معمولاً حاوی نقره و آلومینیوم است، زیرا هر دوی این فلزات رسانای عالی گرما هستند. به همین دلیل، برای کاربردهایی که به‌سرعت داغ می‌شوند، بسیار مناسب است. همچنین گاهی اوقات برای کنترل نوسانات دما، این خمیر را با خمیرهای سرامیکی ترکیب می‌کنند.
مزایای خمیر سیلیکونی بر پایه فلز
• به دلیل داشتن فلزات با رسانایی گرمایی ذاتی بالا، در هدایت گرما بسیار عالی عمل می‌کنند.
معایب خمیر سیلیکونی بر پایه فلز
این خمیرها حاوی فلزات رسانای جریان برق هستند، بنابراین در صورت نشتی ممکن است باعث اتصال کوتاه در مدار شوند. همچنین، خمیرهای فلزی ظرفیت خازنی بالایی داشته و اعمال آنها دشوار است. برای جلوگیری از اتصال کوتاه ناشی از نشتی، لازم است از نوار برق برای پوشش‌دادن قطعات اطراف استفاده شود.
اگر به دنبال هدایت حرارتی خوب هستید، خمیرهای سیلیکونی بر پایه فلز را انتخاب کنید. اما اگر برای اولین‌بار از خمیر سیلیکونی استفاده می‌کنید، این نوع خمیر توصیه نمی‌شود.
2. خمیر سیلیکون بر پایه فلز مایع
خمیر سیلیکون بر پایه فلز مایع، نوع خاصی از خمیر سیلیکون است که از فلزات مایع با هدایت حرارتی فوق‌العاده تشکیل شده است. این خمیر، درست مانند خمیرهای سیلیکونی معمولی عمل کرده و با پر کردن فضاهای خالی بین سطوح، به انتقال حرارت کمک می‌کند. اما تفاوت اصلی آن در نوع ماده تشکیل‌دهنده است.
در اکثر موارد، خمیر سیلیکون بر پایه فلز مایع حاوی گالیم است. گالیم فلزی با نقطه ذوب پایین است، بنابراین در دمای اتاق به‌صورت مایع باقی می‌ماند.
مزایای خمیر سیلیکون بر پایه فلز مایع
• عملکرد روان و سریع سیستم را به ارمغان می‌آورد.
• توانایی انتقال حرارت تا هشت برابر سریع‌تر نسبت به خمیرهای سیلیکونی معمولی دارد.
معایب خمیر سیلیکون بر پایه فلز مایع
• امکان استفاده با هیت‌سینک‌های آلومینیومی وجود ندارد، زیرا آلومینیوم و گالیم با یکدیگر واکنش نشان می‌دهند.
• به دلیل ماهیت مایع بودن، استفاده از آن دشوار است و لذا توصیه می‌شود فقط افراد متخصص از آن استفاده کنند.
• در مقایسه با سایر مواد رابط حرارتی، گران‌قیمت‌تر است.
• در صورت نشتی، به دلیل خاصیت رسانایی الکتریکی، می‌تواند آسیب جدی به سیستم وارد کند.
اگر به دنبال هدایت حرارتی عالی یا ماده رابط حرارتی برای سیستم‌هایی هستید که به‌سرعت داغ می‌شوند، این گزینه بهترین انتخاب است؛ اما تنها در صورتی از این گزینه استفاده کنید که اطمینان کافی از اعمال یکنواخت آن بدون نشتی داشته باشید.
3. خمیر حرارتی سرامیکی
خمیرهای حرارتی سرامیکی، تا به امروز رایج‌ترین نوع خمیر در بازار هستند. این خمیرها از مواد سرامیکی ساخته شده و به طور گسترده در دسترس و مورداستفاده قرار می‌گیرند.
مزایا خمیر حرارتی سرامیکی
• عایق الکتریکی: این خمیرها رسانا جریان برق نیستند، بنابراین در صورت سرریزشدن نیز خطری ایجاد نمی‌کنند.
• قیمت مناسب: این خمیرها از لحاظ اقتصادی به‌صرفه هستند.
• سهولت در استفاده: اعمال و پخش این خمیرها بر روی قطعات بسیار آسان است.
• گزینه ایده‌آل برای سیستم‌های با گرمایش سریع: خمیرهای پایه سرامیک برای سیستم‌هایی که به‌سرعت گرم می‌شوند، مناسب هستند.
معایب خمیر حرارتی سرامیکی
• کاهش دما ناچیز: خمیرهای حرارتی سرامیکی، نمی‌توانند به طور قابل‌توجهی دمای سیستم را کاهش دهند، بنابراین برای سیستم‌های با گرمای بالا کارایی لازم را ندارند.
اگر برای اولین‌بار قصد استفاده از خمیرهای حرارتی را دارید، این گزینه برای شروع انتخاب مناسبی است.
4. خمیرهای حرارتی بر پایه کربن
خمیرهای حرارتی بر پایه کربن حاوی الیاف کربنی ریز هستند و از نظر هدایت حرارتی مشابه خمیرهای سرامیکی عمل می‌کنند.
مزایای خمیر حرارتی بر پایه کربن
• به دلیل تراکم مناسب، استفاده از آنها آسان‌تر است.
• دوام بیشتری دارند.
• رسانای جریان الکتریسیته نیستند.
• بهترین گزینه برای افراد مبتدی به شمار می‌روند.
معایب خمیر حرارتی بر پایه کربن
• در انتقال حرارت، بهینه نیستند.
اگر برای اولین‌بار از خمیر حرارتی استفاده می‌کنید، این گزینه نیز می‌تواند انتخاب مناسبی باشد.
5. خمیر سیلیکون بر پایه کربن – الماس
تابه‌حال می‌دانستید که الماس رسانایی گرمایی پنج برابر مؤثرتر از نقره دارد؟ خب، همین امر خمیر سیلیکون بر پایه کربن – الماس را به دلیل داشتن پودر الماس، به خمیر انتقال حرارت فوق‌العاده مؤثری تبدیل می‌کند. همچنین، این خمیر آسیبی به سطح وارد نمی‌کند.
مزایای خمیر سیلیکون بر پایه کربن – الماس
خمیرهای بر پایه کربن – الماس در انتقال حرارت بسیار مؤثر هستند. آنها خاصیت عایق الکتریکی و غیر خازنی دارند. لزجت پایینی داشته که به پر کردن شکاف‌های احتمالی کمک می‌کند و از پایداری بسیار بهتری برخوردارند. پودر بودن الماس درون این خمیر باعث می‌شود آسیبی به سطح وارد نشود.
معایب خمیر سیلیکون بر پایه کربن – الماس
خمیرهای سیلیکونی بر پایه کربن – الماس در مقایسه با سایر خمیرهای سیلیکونی بسیار گران‌قیمت هستند.
لذا اگر به دنبال هدایت حرارتی فوق‌العاده بالا هستید و بودجه مناسبی دارید، این گزینه برای شما ایده‌آل است.
6. خمیر حرارتی بر پایه سیلیکون
همانطور که از عنوان پیداست، این خمیرها حاوی سیلیکون هستند. این خمیرها معمولاً به پدهای حرارتی آغشته شده‌اند.
مزایای خمیر حرارتی بر پایه سیلیکون
• چگالی مناسب: خمیرهای پایه سیلیکون چگالی خوبی دارند که به پخش‌شدن یکنواخت آنها بدون ریزش کمک می‌کند و استفاده از آنها را آسان می‌کند.
• هدایت حرارتی عالی: این خمیرها دارای مقدار هدایت حرارتی بسیار خوبی هستند که آنها را برای انتقال حرارت مناسب می‌سازد.
• گستره دمایی وسیع: این خمیرها گستره دمایی کاری وسیعی را ارائه می‌دهند که باعث سازگاری آنها با بسیاری از سیستم‌های CPU و کارت‌های گرافیک (VGA) می‌شود.
• عایق الکتریکی: همچنین، این خمیرها عایق الکتریکی هستند.
معایب خمیر حرارتی بر پایه سیلیکون
• قیمت نسبتاً بالا: خمیرهای پایه سیلیکون نسبت به برخی از خمیرها گران‌تر هستند.
خمیرهای سیلیکونی چندمنظوره یا همه‌کاره هستند. آنها حداکثر هدایت حرارتی را ارائه می‌دهند و به دلیل عدم هدایت جریان الکتریسیته، استفاده از آنها بر روی هر سیستمی ایمن است. سهولت استفاده از آنها باعث می‌شود که برای افراد مبتدی و حرفه‌ای مناسب باشند.
نحوه انتخاب خمیر سیلیکون مناسب
انتخاب خمیر سیلیکون مناسب نیازمند درنظرگرفتن چندین فاکتور کلیدی است تا انتقال حرارت بین سطوح به طور مؤثر انجام شده و آسیبی به سیستم وارد نشود.
هدایت حرارتی
• خمیر سیلیکون با هدایت حرارتی بالا، دمای CPU را به میزان قابل‌توجهی کاهش می‌دهد.
• برای خمیرهای فلزی، مقدار هدایت حرارتی باید بیشتر از ۷۰ وات بر متر – کلوین (W/mK) باشد.
• برای خمیرهای غیرفلزی، بازه ۶ تا ۱۰ وات بر متر – کلوین مناسب است. هرچه مقدار هدایت حرارتی بالاتر باشد، انتقال گرما بهتر صورت می‌گیرد.
هدایت الکتریکی
• خمیر سیلیکون نباید رسانای جریان برق باشد. خمیرهای رسانا می‌توانند باعث ایجاد اتصال کوتاه و آسیب به سیستم شوند.
• در صورت نشتی خمیر، خاصیت رسانایی جریان برق باعث انتقال الکتریسیته به سایر قطعات و ایجاد خسارت می‌شود.
دانسیته
• خمیر سیلیکون خیلی رقیق، دچار نشتی می‌شود و خمیر خیلی سفت، پخش نمی‌شود.
• برای دستیابی به پوششی کامل و جلوگیری از نشتی، خمیر سیلیکونی با دانسیته مناسب انتخاب کنید که بر روی سطح پخش شده و نشتی نداشته باشد.
بهترین نوع خمیر سیلیکون (خمیر حرارتی) چیست؟
همانطور که پیش‌تر اشاره شد، برای انتخاب بهترین خمیر حرارتی، باید سه فاکتور اساسی را در نظر داشته باشید: هدایت حرارتی، هدایت الکتریکی و چگالی.
ترکیبی با رسانایی حرارتی عالی، رسانایی الکتریکی ضعیف و چگالی مناسب که نه خیلی ضخیم باشد و نه خیلی نازک، بهترین خمیر را می‌سازد.
لذا معمولاً استفاده از خمیرهای حرارتی مبتنی بر سیلیکون به دلیل دارابودن ویژگی‌های متعدد ازجمله، همه‌کاره بودن، پخش یکنواخت، استفاده ایمن، سازگاری گسترده و عایق الکتریکی بودن، توصیه شده و تمام این ویژگی‌ها باعث می‌شود که خمیرهای حرارتی مبتنی بر سیلیکون از بین همه بهترین باشند.
