夏日PC消暑指南:硅脂的選擇與性能測(cè)試
相信很多看過(guò)《夏日PC消暑指南：除塵篇》的讀者，已經(jīng)躍躍欲試的要自己動(dòng)手為愛機(jī)除塵降溫了，但是除塵只是最簡(jiǎn)單的一步。真正拆下散熱器后看到幾近干涸的硅脂，大家又該發(fā)愁了。這一坨黏糊糊的就是硅脂？我到底該選擇什么種類的硅脂？不同價(jià)位的硅脂間導(dǎo)熱性能究竟有多大差距？在本篇中，筆者將為大家逐一解決這些問(wèn)題。
有的讀者問(wèn)道：我這么老的機(jī)器了換高端風(fēng)扇或者水冷設(shè)備完全不值得啊，但是我已經(jīng)按照筆者你的建議除過(guò)塵了還是熱成狗怎么辦？！
筆者請(qǐng)你先拆下自己的散熱模組看看是不是硅脂已經(jīng)成這個(gè)樣子了？
圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)
如果是這樣的情況，筆者首先要恭喜你終于找到了電腦罷工的最大元兇，就是這片毫無(wú)生氣的“硅脂”。想要解決這個(gè)問(wèn)題也很簡(jiǎn)單，選擇一款適合自己電腦情況的硅脂重新涂好，恢復(fù)散熱性能的電腦立馬又會(huì)生龍活虎起來(lái)。
為什么CPU與散熱器之間需要用導(dǎo)熱硅脂填充？
由于工藝限制，在實(shí)際中根本不能達(dá)到散熱器底座與CPU接觸面絕對(duì)平整，也就是說(shuō)二者之間的接觸根本不可能達(dá)到100%。接觸不充分就會(huì)導(dǎo)致接觸間隙存在一定量的空氣，空氣作為熱得不良導(dǎo)體，會(huì)大大降低傳熱效果。而硅脂憑借良好的延展性和較高的導(dǎo)熱率成為了CPU與散熱底座直接縫隙里最好也是最便宜的填充介質(zhì)。
我們?cè)陲@卡和CPU上涂抹的膏狀物即是硅脂。PC中使用的硅脂的全稱叫導(dǎo)熱硅脂，是硅脂大家族中的一員。導(dǎo)熱硅脂又俗稱“導(dǎo)熱膏”“硅膠”，是一種高導(dǎo)熱率的絕緣有機(jī)硅材料，其成分主要由做基礎(chǔ)油的特種硅油、做填料的特種金屬氧化物以及添加劑構(gòu)成。大部分硅脂是粘稠度較低的膏狀物，由于加工工藝和填料的不同會(huì)呈現(xiàn)白、灰、黑、金等顏色。
為什么選擇硅脂做介質(zhì)？
硅脂工作溫度范圍很大而且本身很難固化（當(dāng)然僅限于有效期內(nèi)，拖到硅脂固化都懶得換的也是神人）。憑借良好的導(dǎo)熱、耐溫、絕緣特性成為了耐熱器件理想的介質(zhì)材料。而且性能穩(wěn)定，在使用中不會(huì)產(chǎn)生腐蝕氣體，不會(huì)對(duì)所接觸的金屬產(chǎn)生影響，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)產(chǎn)品中，所以PC用散熱硅脂是硅脂家族中很小的一個(gè)部分。
什么樣的硅脂導(dǎo)熱效果好？
影響硅脂的導(dǎo)熱效果主要有含油率、熱阻、導(dǎo)熱系數(shù)及延展性四個(gè)重要參數(shù)，其中含油率和熱阻越小越好，高油度的硅脂在長(zhǎng)期存放后會(huì)分離出大量的水質(zhì)油脂，降低傳熱效果，熱阻則是阻止熱量傳遞的能力的綜合參量。而后兩者均為越大越好，但由于這些參數(shù)測(cè)試均需要專業(yè)的環(huán)境及器材，也有專業(yè)的技術(shù)指標(biāo)，受于技術(shù)和器材限制，筆者無(wú)法完成這些參數(shù)的對(duì)比測(cè)試，只能通過(guò)官方標(biāo)稱來(lái)識(shí)別。
現(xiàn)在市場(chǎng)上硅脂品牌很多，不少打著“摻金”“滲銀”的旗號(hào)，“摻金滲銀”真的會(huì)提高硅脂的導(dǎo)熱效果？確實(shí)，添加金屬氧化物會(huì)在一定程度上提高硅脂的導(dǎo)熱率，但是首先請(qǐng)大家看一看常見金屬的導(dǎo)熱率。
我們可以看到，導(dǎo)熱率最高的金屬是銀，銅的導(dǎo)熱性與銀差距不大。但是金的導(dǎo)熱性盡管比鋁好一些，但與銀仍有較大差距。從材料本身導(dǎo)熱性來(lái)說(shuō)，金并不適合作為硅脂填料。所以市場(chǎng)中所謂的“黃金”硅脂，即便真的添加的金效果也不會(huì)太好。
排除材料本身的導(dǎo)熱性，填料本身顆粒的尺寸對(duì)硅脂的導(dǎo)熱性能也有很大的影響。前文已經(jīng)提到，CPU與基座之間的縫隙被填充的越緊密，熱量越容易被傳導(dǎo)出來(lái)。導(dǎo)熱硅脂填料顆粒越小，硅脂越能獲得更好的導(dǎo)熱性能。舉例而言，信越7783這款公認(rèn)導(dǎo)熱性能良好的硅脂，在宣傳中集中強(qiáng)調(diào)的就是其“納米級(jí)”的分子材料，對(duì)填料本身采用了何種金屬并未提及。所以，并非含銀量越高導(dǎo)熱性越好。
所以一款好的硅脂應(yīng)該具備以下幾個(gè)有點(diǎn)：含油率低（外觀粘稠），填料顆粒直徑小，填料材質(zhì)導(dǎo)熱率高。
筆者看到不少網(wǎng)友甚至對(duì)牙膏替代硅脂也進(jìn)行了嘗試，首先不能否認(rèn)牙膏能起到一定的導(dǎo)熱效果，但用牙膏替代硅脂的方式是絕對(duì)錯(cuò)誤的。因?yàn)檠栏喑煞謴?fù)雜且含有一定量的水分，受熱揮發(fā)可能會(huì)造成CPU元件的腐蝕甚至短路。
涂抹工具
一個(gè)手指套，一個(gè)小刮板就是筆者涂硅脂需要的全部工具了。很多品牌的硅脂都會(huì)在包裝中附帶一個(gè)小刮板，筆者的刮板已經(jīng)遺失只好使用自制工具。
在如何涂抹CPU硅脂的問(wèn)題上，包括硅脂廠家也沒有一個(gè)完全標(biāo)準(zhǔn)化的涂抹流程。涂抹硅脂目標(biāo)就是把硅脂涂得薄而均勻，不能存在氣泡，這樣才能保證CPU與散熱器基座之間的縫隙被完全填充。 所以諸如“一點(diǎn)紅法“、”九點(diǎn)法“等多種流派之間其實(shí)都是殊途同歸。
在涂抹硅脂之前最好用醫(yī)用酒精棉片將CPU表面徹底清理干凈，如果CPU表面有氧化物的話可以用橡皮擦擦拭清除氧化物。清理后取適量硅脂涂與CPU表面。
隨后首先用刮板或手指套大致把硅脂抹開，然后用刮板盡量將硅脂刮得均勻平整即可。
硅脂在CPU散熱器扣具扣緊后，多余的硅脂會(huì)被擠出余下的硅脂會(huì)自然處于比較理想的狀態(tài)。
最后風(fēng)扇的安裝過(guò)程，扣具要按照對(duì)角線均勻同時(shí)用力的原則上緊，才能保證硅脂擠壓過(guò)程受力更加均勻，獲得更好的導(dǎo)熱效果。
本次評(píng)測(cè)之前筆者購(gòu)買了四款很有代表性的硅脂分別為：星牌 612黃金硅脂、星牌 DRG102硅脂、酷冷至尊 酷媽涼膏和IC DIANOND7鉆石硅脂。
四款硅脂基本參數(shù)
酷冷至尊 酷媽涼膏 40g裝 京東商城 售價(jià)39.9元>>購(gòu)買鏈接
酷冷至尊 黃金硅脂 2g裝 京東商城 售價(jià)19.9元>>購(gòu)買鏈接
酷冷至尊 酷媽涼膏與星牌 DRG102
酷媽涼膏作為本次四款硅脂中標(biāo)稱導(dǎo)熱系數(shù)最低的產(chǎn)品，其膏體外觀為純白色，粘稠度很低，可見明顯硅油滲出。本款硅脂導(dǎo)熱系數(shù)恰好在1W/m·K左右，所以導(dǎo)熱性能測(cè)試將以此為基準(zhǔn)，導(dǎo)熱效果尚可接受。40g裝售價(jià)為40元，非常適合硅脂消耗量大要求不高的裝機(jī)店使用。對(duì)于散熱要求較高又怕買到偽劣產(chǎn)品的用戶，酷冷至尊的”黃金硅脂“也是個(gè)不錯(cuò)的選擇。
星牌 DRG102
星牌 DRG102 由于添加了約30%的金屬氧化物DRG102膏體呈現(xiàn)銀灰色，粘稠度較之酷媽涼膏略高，可見明顯硅油滲出。此款硅脂標(biāo)稱導(dǎo)熱系數(shù)為1.2W/m·K，很多淘寶店鋪和電腦城的店家都宣稱這款硅脂是“含銀”的。從實(shí)際測(cè)試情況來(lái)看，其導(dǎo)熱能力甚至還不如酷媽涼膏，所以筆者對(duì)商家宣稱的“含銀”表示懷疑，所以在此不做推薦。
星牌 612黃金硅脂 淘寶網(wǎng) 售價(jià)4.5元>>購(gòu)買鏈接
星牌 612黃金硅脂
星牌 612黃金硅脂是本次評(píng)測(cè)中唯一的一款“黃金硅脂”，因?yàn)樘砑恿怂^“黃金”導(dǎo)致其每克單價(jià)達(dá)到了3元，其膏體粘稠度很低，可見明顯硅油滲出。其標(biāo)稱導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到了1.729W/·mK，上文筆者已經(jīng)談到硅脂含金噱頭大于實(shí)用，但是不論這款硅脂的填料到底是不是金氧化物，這款“黃金”硅脂的實(shí)際散熱能力還是值得肯定的。1.5g的容量足夠涂五六片CPU而售價(jià)僅為4.5元，非常適合追求經(jīng)濟(jì)實(shí)用的用戶實(shí)用。
IC Demond7 天貓商城 售價(jià)54元>>購(gòu)買鏈接
IC Demond7鉆石硅脂
大名鼎鼎的ICD7，號(hào)稱7.6克拉的膏體中含有約7克拉金剛石（鉆石）粉末。其膏體呈深灰色，粘稠度很高，表面無(wú)硅油滲出痕跡。其標(biāo)稱導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)4.5W/·mK，實(shí)測(cè)導(dǎo)熱效果非理想，相同烤機(jī)條件下與DRG102有10℃的差距?？紤]到磨合時(shí)間較短，在持續(xù)使用一段時(shí)間后相信ICD7還會(huì)有更好的表現(xiàn)。但是其1.5g裝售價(jià)高達(dá)43元，而且涂抹難度較高，因此只適合對(duì)硅脂性能要求很高且有一定經(jīng)驗(yàn)的高級(jí)DIY玩家使用。
由于含有金剛石顆粒，使用ICD7會(huì)使CPU表面留下一定程度的劃痕。介意的朋友可以選擇以下兩款高端硅脂
ARCTIC MX-4 京東商城 售價(jià)39元>>購(gòu)買鏈接
酷冷至尊 Extreme Fusion X1 京東商城 售價(jià)79元>>購(gòu)買鏈接
為什么金剛石導(dǎo)熱性能如此優(yōu)異？
金剛石作為自然界中導(dǎo)熱率最高的物質(zhì)其導(dǎo)熱率高達(dá)2500W/·mK，超高的導(dǎo)熱率是因?yàn)榻饎偸c普通金屬在導(dǎo)熱原理上有本質(zhì)的區(qū)別。普通金屬依靠環(huán)繞在原子周圍的電子運(yùn)動(dòng)導(dǎo)熱，而在金剛石晶體中，熱量主要靠組成晶格的原子震動(dòng)來(lái)完成（學(xué)界稱之為熱能量子或聲子），這種方式使得熱量傳輸速度快、損耗小才使得金剛石導(dǎo)熱性能非常好。
此次測(cè)試硬件平臺(tái)的搭建過(guò)程中考慮到不同價(jià)位的散熱器效能差異巨大，所以選用了英特爾原裝風(fēng)扇。CPU上也基于大眾情況的考慮選用了酷睿 i3-4160，這款22nm的四代酷睿CPU熱設(shè)計(jì)功耗為54W，對(duì)于散熱性能有限的原裝風(fēng)扇來(lái)說(shuō)剛剛好。
烤機(jī)測(cè)試軟件Prime95是一款專門測(cè)試系統(tǒng)穩(wěn)定的軟件，在所有的拷機(jī)軟件中，Prime95是公認(rèn)的最殘酷的一款。它把負(fù)荷高得有點(diǎn)離譜的工作量加載在CPU身上，以此來(lái)考驗(yàn)CPU的承受能力。這一測(cè)試因其可以發(fā)現(xiàn)其他測(cè)試程序無(wú)法發(fā)現(xiàn)的穩(wěn)定性問(wèn)題而備受關(guān)注，更加被許多專業(yè)的計(jì)算機(jī) OEM 制造商用來(lái)確定計(jì)算機(jī)的穩(wěn)定性。
烤機(jī)測(cè)試是將Prime95打開后，運(yùn)行其torture模式中的In-place large FFTs項(xiàng)，同時(shí)啟用AIDA64軟件記錄CPU核心和表面的溫度曲線。在進(jìn)行烤機(jī)一小時(shí)以上，溫度曲線穩(wěn)定后記錄數(shù)據(jù)。
酷冷至尊 酷媽涼膏測(cè)試截圖 星牌 DRG102測(cè)試截圖
星牌 612測(cè)試截圖 IC Demond7測(cè)試截圖
測(cè)試成績(jī)
從測(cè)試中可以看到，效果最差的DRG102和效果優(yōu)秀的ICD7相差了10℃左右。每款硅脂的磨合期也不一致，因此一小時(shí)的測(cè)試可能對(duì)ICD7不太公平，而額外添加的液態(tài)金屬不但沒有好效果，反而價(jià)格昂貴，并帶腐蝕性。星牌612這款硅脂能取得不俗的成績(jī)也是意料之外。
總結(jié)：小小的硅脂能引起如此大的溫度差距說(shuō)明硅脂確實(shí)需要讓大家重視，一款好的硅脂和一個(gè)正確的硅脂涂抹方法可以讓你在低投入的情況下讓你的電腦獲得明顯的降溫效果。這次測(cè)試所用的英特爾原裝風(fēng)扇在散熱能力上十分有限測(cè)試結(jié)果僅作為參考基準(zhǔn)，換裝中高端散熱風(fēng)扇以后溫度還將會(huì)有大幅度的降低。■<
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