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1月前发布
石墨烯散热涂料：是传奇，还是圈套？
近年来，“石墨烯”一直是厂商们炒作的科技概念。“石墨烯贴纸”“石墨烯口罩”乃至“石墨烯短裤”……一夜之间仿佛成了财富密码，万事万物都可以用“石墨烯”一词来提高“科技含量”。石墨烯概念在散热领域的应用，也早已有之。更有所谓“石墨烯涂料”，能够“让散热器更强劲”。它到底是一种“科技传奇”、一次“技术革命”，抑或仅仅只是个彻头彻尾的圈套与忽悠呢？在本篇文章里，我就将针对市售的“石墨烯散热涂料”展开个人测试，希望能解答你的疑惑。传奇，或是圈套？“石墨烯”一词，经常出现在各类散热器的宣传之中。无一例外，这些散热器都有着一层灰黑色涂层。由于和石墨/石墨烯的颜色有几分相似，商家往往会对涂层的效果大加渲染。从理论上说，石墨烯涂料确实有可能促进散热。热量传递共有三种方式——物理接触的“热传导”、借助流体（空气）传热的“热对流”，以及通过电磁波散发的“热辐射”。一切温度高于绝对零度的物体，都可以产生热辐射。温度越高，热辐射散发的能量也就越大。尽管如此，热辐射依然不是散热的最主要部分。就电脑散热器常用的铜、铝材料而言，它们的辐射率通常很低。在散热过程中，热辐射的贡献微乎其微。此外，如果安装风扇进行“强制对流”，热对流的占比将大大提升，散热片表面的温度也会大幅下降，热辐射的作用因而进一步降低。对普通的风冷散热器而言，热辐射的意义十分有限。但是对一些无风扇、采用“自然对流”散热的设备来说，热辐射的作用就至关重要了——而这，才是石墨烯材料大展宏图的舞台。有研究表明，裸铝板的辐射率仅为0.07。但在喷涂了“石墨烯材料”后，辐射率便会暴增至0.88。热辐射速度有了巨大的提升！当然，空有辐射率还不够，石墨烯涂层之所以能促进散热，另一大因素便在于其导热率较高——在垂直方向上，真正“石墨烯涂层”的导热系数可达15—30W/m•K，尽管与金属铝的240W/m•K仍有不小差距，但已经远远超越传统黑色油漆（＜1W/m•K）了。不过，理论终归是理论。先不提“实验数据”与“量产应用”之间的鸿沟，市面上销售的“石墨烯”能否有如此效果，还是个未知数。而在购物网站搜索“石墨烯散热涂料”，眼前这瓶2DGr产品赫然居于前列。它的商品介绍中，同样不乏有“让散热器更强劲”“散热优化设计”等字样。看上去似乎无限美好，但是“提升±10%”的奇特描述 也让我隐约有些不安。相信大家都想知道，它究竟是否真的具备增强散热的能力？在被动散热的硬盘散热片上，它的效果又有多好呢？在好奇心的驱使下，我决定进行一次对比测试。测试方法本次测试的材料，是两块相同规格的铝制硬盘散热片。其中，一片散热片将手工刷涂2DGr石墨烯涂料，而另一块则保持原色。铝片的长度约是70mm、宽20mm，厚度为3mm左右。根据商品介绍中的建议，为了避免影响传热效果、产生短路现象，散热器与发热物体的接触面并没有涂布石墨烯。如前所述，温度越高，热辐射占比通常越大。为了增大测试强度、创造更大的温差，我使用的硬盘是两块118G容量的Optane傲腾 800P。这是一种使用PCM“相变存储器”原理的特殊硬盘。它通过局部高温改变电阻 从而记录数据，因此功耗相当惊人。同时，为了减少机箱内气流对结果的干扰，我将待测硬盘安装在USB Type-C转接板上，以移动硬盘的方式参与测试。使用硬盘测试软件Urwtest上进行数轮18GB的写入、读取校验。在此过程中，通过CystrialDiskInfo软件记录其传感器温度。对比这些数据，我们就能验证石墨烯涂料的效果。而其它影响散热的因素，如导热垫、室温等，都将尽可能保持一致。这些“神乎其神”的石墨烯涂料，真的有助于硬盘散热吗？多说无益，就让我们在实测中见真章吧。实际对比第一轮测试在测试开始时，两块硬盘的初始温度略有一些区别。装有石墨烯散热片的盘符M组为38℃，而普通散热片的盘符L组则是40℃。首先进入18GB文件的写入环节，两块硬盘的温度稳定提升。在写入结束、开始校验时，石墨烯M组，仅有46℃，而普通L组的温度已上升至49℃。很快，校验完成。两块硬盘的平均速度非常接近。然而普通L组的温度已上升至51℃，石墨烯M组的温度仅为47℃。温度差距进一步增大，硬盘也开始了第二次写入。在写入校验完成后，本轮测试完成。两块硬盘的平均速度不相上下，均没有发生过热现象。而在温度方面，石墨烯M组的最终成绩为53℃，普通L组则是56℃。相较于测试开始时的2℃温差，石墨烯散热片带来了约1℃的散热效果增益。这样的散热效果不能说没有，但远远未能达到我的预期。热成像数据显示，在测试过程中，“石墨烯”硬盘散热片的温度接近50℃——远远高于满载时的风冷鳍片温度。如果涂层真如传言般有效，此时的热辐射应已不容忽视了。为了排除硬盘的个体差异，我将两块硬盘的散热片相互对调，随后开始第二轮实验。第二轮测试在本轮测试中，石墨烯组的盘符为L，而普通组的盘符为M。两块硬盘的起始温度仍然有一些差别。但这次是普通M组的温度更低1℃。由于硬盘内已事先写入测试数据，首先进行的是校验环节。两款硬盘的温度稳定提升，校验结束时，石墨烯组的温度已上升至41℃，而普通组则是40℃。随后进行数据写入，硬盘的温度略有上涨，但普通M组与石墨烯L组仍然保持着1℃的温度差。第二轮写入开始。这一次，石墨烯组追回了1度差距。两块硬盘有了相同的温度，让我们继续关注接下来的表现。最后一轮校验环节结束，两块硬盘的温度均为57℃，仍然保持一致。考虑到起始温度上的差异，石墨烯组还是取得了1℃的微弱优势。测试完成。两轮测试均表明，在“自然对流”的硬盘散热片上，2DGr“石墨烯涂层”约能带来1℃的温度改善。查阅相关资料，一些数据引起了我的注意。在8W的发热功率下，实验室中那涂有“石墨烯涂层”的铝片，可创造出约3℃的温度优势。而此时，铝片表面同环境温度的差距仅有23℃。对比之下，在本次测试中，“石墨烯铝片”表面同环境的温度差距已近30℃。温差更大，热辐射理应更强，可还是没能取得更理想的结果。测试结果中那约1℃的改善，也很难断定是否全是热辐射的功劳。不排除是石墨烯涂料带来了额外热容，从而缓解了硬盘的升温。除了散热效果，石墨烯涂料的其它方面也同样值得关注。其它问题万用表测试显示，“石墨烯散热涂料”有较大的电阻，基本不会导电。这与2DGr包装上的数据相符。虽然，卖家声称石墨烯涂料“耐磨不易掉、涂层防氧化”，但实际效果并没有那么美好。或许是人工刷涂的局限性，比起散热器上的“原厂黑化涂层”，自行涂布的“石墨烯层”厚度很不均匀。涂料很难深入到铝片的缝隙之中，却又在一些角落大量堆积。它的表面坑坑洼洼，凝固之后的瑕疵随处可见。除此以外，石墨烯涂层的牢固程度也不理想，它无法可靠地贴敷在散热片表面，稍微用力便能拭去涂层。在日常使用时，边角脱落的情况更时有发生。对于没有喷漆经验的我而言，或许这便是人工刷涂方式的局限性吧如有条件，还是建议配合喷罐使用它。后记受限于材料与能力的限制，这次测试不一定能完全反映出市售“石墨烯散热涂料”的全貌。但对于它的效果与特性，我的心中已有了答案。这篇文章到这里就结束了。如果对本文内容与风扇选购有疑惑，随时欢迎与我交流！作为一名消费者，你又如何看待近年来愈演愈烈的石墨烯浪潮呢？如果你希望了解更多散热方面的内容，可以看看这些文章：希望这些文章能帮到你！
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