Po demontażu chłodzenia zamiast błyszczącej warstwy często zostaje twardy osad, którego wyjątkowo trudno się pozbyć. Najnowszy eksperyment pokazuje, co tak naprawdę dzieje się z ciekłym metalem.
Ciekły metal od lat stosowany jest przez entuzjastów PC, zwłaszcza w wydajnych komputerach i laptopach gamingowych. Zapewnia bardzo dobre przewodnictwo cieplne, ale z czasem potrafi tracić swoje właściwości. Roman „der8auer” Hartung, znany overclocker i szef Thermal Grizzly, postanowił sprawdzić ten proces pod mikroskopem elektronowym. Obserwacje trwały dwa lata i wykazały, że materiał wcale nie wysycha. Już po dwóch miesiącach na miedzianej powierzchni nie było widać cieczy, a jej miejsce zajęły kryształy. Co ciekawe, przez kolejne 22 miesiące struktura praktycznie się nie zmieniła.
Nikiel wypada najlepiej. Z aluminium lepiej nie ryzykować
Kluczowe znaczenie ma materiał, z jakim styka się ciekły metal. Jego głównym składnikiem jest gal, który reaguje z miedzią, tworząc związek międzymetaliczny CuGa2. Problem w tym, że jego przewodność cieplna wynosi ok. 100 W/(m*K), podczas gdy dla czystej miedzi jest to ok. 400 W/(m*K). Powstająca warstwa może osiągać grubość od 50 do 100 μm, co zwiększa opór cieplny na styku procesora i układu chłodzenia. Nie jest to więc zwykłe wysychanie, lecz reakcja chemiczna, której skutków nie da się odwrócić przez ponowne podgrzanie.
Znacznie lepiej wygląda sytuacja w przypadku miedzi pokrytej niklem. Tutaj również zachodzi reakcja z galem, ale powstająca warstwa związku NiGa5 jest około dziesięciokrotnie cieńsza. Dzięki temu ogranicza się zużycie ciekłego metalu i chroni znajdującą się pod spodem miedź. Zdecydowanie najgorzej wypada aluminium. Gal przenika wzdłuż granic ziaren metalu, osłabiając jego strukturę. W przeprowadzonym pokazie aluminiowa blacha zaczęła wykazywać widoczne zmiany już po 5 minutach, a po pół godzinie stała się krucha.
Wnioski? Ciekły metal nadal ma zastosowanie tam, gdzie liczy się odprowadzanie dużych ilości ciepła z niewielkiej powierzchni, ale wymaga odpowiednio dobranych materiałów i ostrożnej aplikacji. Jest też przewodnikiem prądu, więc przypadkowe rozlanie może doprowadzić do zwarcia. Sam Hartung zaleca go przede wszystkim najbardziej zapalonym entuzjastom podkręcania sprzętu, a nie przeciętnym użytkownikom komputerów. Rozwiązaniem pośrednim mogą być natomiast grafenowe arkusze – są o 3-4°C mniej wydajne, ale nie tracą z czasem swoich właściwości i nie wchodzą w reakcję z CPU czy układem chłodzenia.
Źródło: der8auer / Zdj. otwierające: der8auer