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Mit zunehmender Leistungsfähigkeit der CPUs steigen ihre thermischen Lasten, was fortschrittliche Kühllösungen erforderlich macht. Aceton-Heatpipes haben sich aufgrund ihrer hervorragenden Wärmeleitfähigkeit, ihres niedrigen Siedepunkts und ihrer effizienten Phasenwechseleigenschaften als effektive Methode zur Bewältigung hoher Wärmeflüsse in Prozessoren erwiesen.
Wir haben festgestellt, dass sich die Heatpipe unter extrem rauen Bedingungen durch den Kälte- und Thermoschocktest ausdehnt, was darauf zurückzuführen ist, dass bei der herkömmlichen Heatpipe reines Wasser verwendet wird. Wenn das Produkt vertikal in einer Umgebung von -55 °C verwendet wird, gefriert das flüssige Wasser, das sich am Boden ansammelt, schnell, wodurch sich das Volumen ausdehnt, was wiederum dazu führt, dass sich die Heatpipe ausdehnt. Gleichzeitig wissen wir, dass Wasser bei null Grad gefriert, und wenn es gefriert, verliert die Heatpipe ihre "Aktivität", was zu einem Hitzestau führt und sogar den Chip durchbrennt!
Um die oben genannten Probleme zu lösen, bietet Pioneer Thermal seinen Kunden ein niedrigtemperaturbeständiges Heatpipe-Kühlkörperdesign, das Aceton anstelle von Wasser als Heatpipe-Arbeitsmedium in der Heatpipe-Heatpipe des Kühlkörpers verwendet, wodurch die Vereisung des Arbeitsmaterials bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen effektiv vermieden und so das Kühlsystem geschützt wird. Module und das Gesamtdesign vor Beschädigungen zu schützen.
Funktionsweise von Aceton-Heatpipes
Heatpipes sind passive zweiphasige Wärmeübertragungsgeräte, die auf der Verdampfung und Kondensation eines Arbeitsmediums beruhen. Bei Verwendung zur CPU-Kühlung:
1. Verdampfungsstrecke (heiße Seite – CPU-Kontakt)
○ Die Hitze der CPU verdampft Aceton in der Heatpipe.
○ Der niedrige Siedepunkt von Aceton (56 °C) ermöglicht eine schnelle Verdampfung und absorbiert große Mengen an Wärme.
2. Dampftransport
○ Der Dampf bewegt sich aufgrund von Druckunterschieden zum Kühlerende (Kondensatorsektion).
3. Kondensationssektion (Kühlrippen/Kühler)
○ Der Acetondampf gibt Wärme ab und kondensiert wieder zu Flüssigkeit.
○ Die Kapillarwirkung in der Dochtstruktur führt die Flüssigkeit in die Verdampfungszone zurück und schließt den Zyklus.
Vorteile von Aceton in CPU-Heatpipes
● Hohe Wärmeübertragungseffizienz – Die latente Verdampfungswärme von Aceton (538 kJ/kg bei 25 °C) ermöglicht eine effiziente Wärmeabsorption.
● Niedriger Siedepunkt – Ideal für die Kühlung moderner CPUs, die bei 60–90 °C arbeiten.
● Leicht und nicht korrosiv – Im Gegensatz zu Wasser korrodiert Aceton keine Kupfer- oder Aluminium-Heatpipes.
● Schnelle thermische Reaktion – Die niedrige Viskosität von Aceton sorgt für eine schnelle Zirkulation und verbessert die Kühlung unter dynamischen Lasten (z. B. Gaming, Rendering).
● Kompatibilität mit kompakten Designs – Geeignet für Laptop-CPUs und PCs mit kleinem Formfaktor, bei denen der Platz begrenzt ist.
Anwendungen in der CPU-Kühlung
● Desktop-PCs und Workstations – Verbessert die Kühlung von CPUs mit hoher TDP (Thermal Design Power) (z. B. Intel Core i9, AMD Ryzen 9).
● Gaming-Laptops – Reduziert die Drosselung durch effiziente Wärmeableitung auf engstem Raum.
● Übertaktungssysteme – Bietet eine stabile Kühlung bei extremen thermischen Belastungen.
● Server- und Rechenzentrums-CPUs – Verbessert die Energieeffizienz in Computing-Umgebungen mit hoher Dichte.
Zukünftige Entwicklungen
Hybride Kühlsysteme – Kombination von Aceton-Heatpipes mit Flüssigkeitskühlung oder Dampfkammern für extreme Kühlung.
Verbesserungen bei Nanofluid – Zugabe von Nanopartikeln zu Aceton, um die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern.
Fortschrittliche Dochtstrukturen – Optimierung der Dochte aus gesintertem Metall oder Graphen für einen schnelleren Flüssigkeitsrücklauf.
Aceton-Heatpipes bieten eine hocheffiziente, leichte und reaktionsschnelle Kühllösung für moderne CPUs, insbesondere in hochperformanten und kompakten Systemen. Obwohl es Herausforderungen wie Entflammbarkeit und Druckmanagement gibt, wird die laufende Forschung in Bezug auf Materialien und Design deren Rentabilität weiter verbessert. Da der CPU-Leistungsbedarf steigt, könnten acetonbasierte Heatpipes eine entscheidende Rolle beim Wärmemanagement der nächsten Generation spielen.
- Aceton-Heatpipes
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