一直以來(lái)，銅質(zhì)、鋁質(zhì)等傳統(tǒng)散熱器被廣泛應(yīng)用于電子器件和產(chǎn)品散熱，但是近期一種石墨散熱膜會(huì)取代傳統(tǒng)散熱器的說(shuō)法甚囂塵上。經(jīng)過(guò)初步調(diào)研，發(fā)現(xiàn)新型的高導(dǎo)熱系數(shù)的石墨散熱膜并非萬(wàn)能藥，暫時(shí)不能下定論說(shuō)它就比銅、鋁等傳統(tǒng)散熱材料好，只是在一定的應(yīng)用條件下，它具有一定的優(yōu)勢(shì)。

　　隨著電子器件以及產(chǎn)品向高集成度、高運(yùn)算領(lǐng)域的發(fā)展，耗散功率隨之倍增，散熱日益成為一個(gè)亟待解決的難題。

　　散熱的基本原理 在熱力學(xué)中，散熱就是熱量傳遞，包括熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射等幾種方式。如CPU散熱片底座與CPU直接接觸帶走熱量的方式就屬于熱傳導(dǎo);常見(jiàn)的散熱風(fēng)扇帶動(dòng)氣體流動(dòng)即熱對(duì)流;熱輻射指的是依靠射線輻射傳遞熱量。任何類(lèi)型的散熱器基本上都會(huì)同時(shí)使用以上三種熱傳遞方式，只是側(cè)重點(diǎn)不同罷了。

　　我們一般散熱系統(tǒng)中主要依賴的還是上述的熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流，其中熱傳導(dǎo)主要與散熱器材料的導(dǎo)熱系數(shù)和熱容有關(guān)，熱對(duì)流則主要與散熱器的散熱面積有關(guān)。

　　傳統(tǒng)散熱器

　　傳統(tǒng)散熱器的材質(zhì)一般為鋁或者銅，散熱效果被廣為接受，目前無(wú)論是芯片封裝還是產(chǎn)品系統(tǒng)散熱，無(wú)外乎都是用這兩種材料直接散熱或者配合硅膠、風(fēng)扇及流液形成散熱系統(tǒng)。

　　石墨散熱膜

　　石墨散熱膜的主要材料是天然石墨，而天然石墨具有耐高溫，熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱、導(dǎo)電性好及摩擦系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)。石墨散熱膜重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)其熱阻比鋁低40%，比銅低20%，且能附在任何彎曲的不規(guī)則表面。目前主要可以用于LED基板、電子元器件的散熱等領(lǐng)域，是未來(lái)電子產(chǎn)品散熱的發(fā)展方向。

　　參數(shù)比較

　　石墨散熱膜從前面的描述來(lái)看具有有一定優(yōu)勢(shì)，但作為散熱介質(zhì)，熱阻及吸附性只是其中的一部分，其它散熱效果的優(yōu)劣還要參考其他的條件來(lái)綜合判斷。比如說(shuō)，石墨散熱膜這種散熱方案是否能提供一種更好的散熱方案應(yīng)用于我們的產(chǎn)品?其散熱效果、應(yīng)用場(chǎng)景與傳統(tǒng)散熱器相比有何區(qū)別?為了給出這些問(wèn)題的答案，那下面就先對(duì)石墨、銅和鋁的相關(guān)參數(shù)做個(gè)比較，從參數(shù)里面找找優(yōu)劣。

　　下表羅列了這幾種材料與散熱情況關(guān)系比較大的三個(gè)參數(shù)(導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容以及密度)的參考值，見(jiàn)下表。

　　材料 導(dǎo)熱系數(shù) W/mK 比熱容J/kg·K 密度g/cm3

　　鋁 200 880 2.7

　　銅 380 385 8.96

　　石墨 水平100～1500 垂直5～20 710 0.7-2.1

　　以上理論參數(shù)上，我們可以這樣來(lái)考慮： 其中導(dǎo)熱系數(shù)非常容易理解，通俗理解就是導(dǎo)熱的快慢，對(duì)于散熱器來(lái)說(shuō)，當(dāng)然越快越好，即數(shù)值越大越好，對(duì)于保溫材料則相反。

　　對(duì)于散熱器來(lái)說(shuō)，比熱容高相對(duì)要好些，因?yàn)閷?duì)于芯片或設(shè)備產(chǎn)生的一定熱量，散熱器的比熱容越大，那么它吸收熱量后升高的溫度越低，即比熱容的數(shù)值也是越大越好。從這個(gè)參數(shù)來(lái)看，石墨接近鋁，幾乎2倍于銅。通俗理解的話相當(dāng)于儲(chǔ)熱能力，也還是并沒(méi)有將熱散出去。當(dāng)熱量產(chǎn)生不是非常大的時(shí)候，比熱容越大越好，因?yàn)闇囟壬叩某潭仍降?，但熱量持續(xù)快速增加時(shí)，比熱容對(duì)散熱的影響就不大了。

　　再就是，之所以要選擇密度，是因?yàn)槊芏冗@個(gè)參數(shù)與重量和體積相關(guān)，其中由于重量與比熱容有關(guān)，所以可以聯(lián)系起來(lái)考慮，而體積則與散熱面積緊密相關(guān)，對(duì)于鰭片式散熱片，可以認(rèn)為成正比，對(duì)散熱效果也是有決定性的影響。

　　應(yīng)用考慮

　　熱系統(tǒng)存在很多的因素，非常復(fù)雜，并不能說(shuō)哪一種材質(zhì)具有天生的優(yōu)勢(shì)，可以解決所有的散熱問(wèn)題，都會(huì)受到條件限制。即使是熱源產(chǎn)生很大的熱量，但只要有足夠的傳導(dǎo)系數(shù)，有足夠的散熱面積，足夠的對(duì)流散熱，也不會(huì)出現(xiàn)散熱問(wèn)題。

　　也就是說(shuō)，散熱要具備相應(yīng)的條件，而且是一個(gè)系統(tǒng)條件，某種材料、某個(gè)參數(shù)可以決定散熱情況是否會(huì)變差，但不一定能夠決定是否會(huì)變好，需要去針對(duì)性地改善短板，才能提升整體狀況。比如在一個(gè)狹小密閉的空間，談散熱器的材質(zhì)和參數(shù)是毫無(wú)意義的，而創(chuàng)造了空間對(duì)流的條件之后，還需要考慮熱阻、散熱面積、風(fēng)速等等因素，看是哪個(gè)因素拖了后腿。

　　所以，可以對(duì)材料的參數(shù)進(jìn)行比較，但無(wú)法單純的從參數(shù)對(duì)散熱條件進(jìn)行比較。舉個(gè)例子：拿銅和石墨進(jìn)行比較。假定有一個(gè)散熱系統(tǒng)，空間當(dāng)然是有限的，所以散熱材料的體積是有限的，由于銅和石墨的密度比高達(dá)5：1，那么銅和石墨的重量比就是大約為1：5，對(duì)于一定熱量的吸收，比熱容的關(guān)系銅比石墨就算1：2，很容易看到，銅與石墨升高的溫度比為1：2.5，也就是說(shuō)，對(duì)于相同的散熱器體積、相同的熱量，如果銅的溫升為1℃，那石墨散熱膜就升高2.5℃，而散熱面積是相同的，優(yōu)劣很明顯。固然，這是在一定條件下，如果條件發(fā)生變化，那結(jié)果也會(huì)發(fā)生變化，況且我們的目標(biāo)也不盡相同。