Различия в цвете теплопроводящих материалов не только вопрос внешнего вида — расшифровка «цветового кода» в управлении тепловыми режимами 

В тепловом проектировании электронных устройств теплопроводящие материалы играют решающую роль. От смартфонов до тяговых аккумуляторов электромобилей эффективный отвод тепла определяет производительность и срок службы оборудования . Однако,

сталкиваясь с широким ассортиментом силиконовых термопрокладок, термопаст или

термогелей, мы часто замечаем, что они бывают разных цветов: обычный серый, чисто- белый, а также синий, черный или цвета с металлическим блеском .

Многие непрофе ссионалы и даже некоторые инженеры при выборе материалов

подсознательно полагают: «Это просто для различия моделей или исключительно для

эстетики» . На самом деле разница в цвете теплопроводящих материалов — это не просто результат эстетики или классификации; на более глубоком уровне она отражает ключевые физиче ские характеристики, такие как внутренний химиче ский состав, тип

теплопроводящего наполнителя и диэлектрические свойства .

Как компания SIFOC, глубоко entrenched в сфере управления тепловыми режимами, мы хотим с помощью этой статьи помочь вам посмотреть вглубь, за пределы цвета, и

объяснить науку и логику, стоящую за окраской теплопроводящих материалов .

1. Источник цвета: «взаимодействие» основы и наполнителей

Чтобы понять цвет теплопроводящего материала, нужно сначала понять его состав . Подавляющее большинство теплопроводящих материалов

например, силиконовыетермопрокладки состоят из двух частей: основы и теплопроводящего наполнителя .

Основа обычно представляет собой силиконовую резину, которая без добавлений бывает полупрозрачной или белой. А вот окончательную глубину и оттенок цвета определяет в основном теплопроводящий наполнитель. Для повышения теплопроводности материала нам необходимо наполнить основу большим количеством неорганического порошка .

Собственный цвет этих порошков, а также их доля в основе напрямую определяют цвет готового продукта .

Самый распространенный цвет — серый . Обычно это связано с использованием оксида

алюминия глинозема в качестве основного наполнителя . Оксид алюминия — это

теплопроводящий наполнитель с крайне высоким соотношением цены и качества, наиболее широко применяемый в промышленности . Оксид алюминия разной чистоты и размера

частиц может иметь оттенки от серо-белого до темно-серого . Когда вы видите серую термопрокладку, вы видите признак высокого содержания оксида алюминия .

1. Белый и серый: визуальное указание на изоляционные свойства

Если на рынке вы встретите чисто-белый или молочно-белый теплопроводящий материал, это обычно означает, что наполнителем является в основном оксид магния, нитрид бора   или высокочистый оксид алюминия определенного размера частиц .

Здесь цвет часто коррелирует с изоляционными свойствами . Хотя оксид алюминия также является диэлектриком, в определенных сценариях применения с экстремальными

требованиями к электрической изоляции выбирают белый наполнитель из нитрида бора

благодаря его превосходным изоляционным характеристикам высокомунапряжениюпробоя и хорошей теплопроводности . Кроме того, белый материал обычно означает отсутствие

сажи или других проводящих примесей .

В отличие от этого, хотя темно-серые материалы в большинстве случаев тоже являются

изоляционными доминируетоксидалюминия, они визуально не дают такого

психологического сигнала о «чистой изоляции», как белые материалы . Поэтому в

некоторых модулях питания высокого напряжения или в прецизионных электронных

компонентах, чувствительных к изоляции, инженеры иногда склонны выбирать белые

изоляционные прокладки как форму визуальной двойной проверки, даже если

окончательное решение все равно должно основываться на данных испытаний напряжения пробоя .

III. Черный: «обоюдоострый меч» высокой производительности и риска проводимости

Когда мы видим черные теплопроводящие материалы, ситуация становится сложнее .

Черный цвет обычно означает введение углеродных материалов, таких как сажа, графит, углеродные нанотрубки или даже черный нитрид алюминия

полученныйпоспециальнойтехнологии .

Углеродные материалы обладают крайне высокой теплопроводностью . Некоторые

высокопроизводительные прокладки из природного графита или композиты на основе

углеродных нанотрубок по теплопроводности значительно превосходят традиционные

системы, наполненные керамикой. Поэтому черный цвет часто представляет потенциал для «высокой производительности» или «высокой теплопроводности» .

Однако это сигнал, требующий бдительности . Углерод проводит ток . Черные силиконовые термопрокладки или гели часто сопряжены с риском электропроводности . Если черный

теплопроводящий материал на углеродной основе по ошибке будет использован в условиях, где изоляция не требуется или, наоборот, она необходима

например, припокрытииоткрытыхмедныхдорожекпечатнойплаты, это с высокой вероятностью приведет к короткому замыканию и выходу устройства из строя .

Поэтому в практике технического консультирования SIFOC мы всегда напоминаем

клиентам: черные теплопроводящие материалы не обязательно проводящие, но вероятность этого относительно высока; а хотя серо-белые материалы в подавляющем большинстве

случаев изолируют, при выборе необходимо строго проверять параметры удельного

объемного сопротивления и напряжения пробоя в спецификации Data sheet . Цвет может   служить предварительным сигналом для отбора, но никогда не должен быть окончательным критерием суждения .

1. Однородность цвета: пробный камень производственного процесса

Помимо самого материала, однородность цвета на самом деле является пробным камнем для оценки уровня производственного процесса производителя теплопроводящих

материалов . Качественные силиконовые термопрокладки должны быть равномерными по цвету без заметных различий в оттенках .

Если в пределах одного рулона материала некоторые места темнее, а другие светлее, это

обычно указывает на то, что процесс смешивания при производстве был не на должном

уровне, что привело к оседанию или неравномерному распределению теплопроводящего

наполнителя в основе . Последствия неравномерного распределения наполнителя серьезны:

в темных местах наполнителя может быть больше, что дает лучшую теплопроводность, но более высокую твердость; в светлых местах наполнителя меньше, что приводит к плохой  теплопроводности и склонности к высыханию выделениюмасла . Такая «внутренняя»

неоднородность напрямую приведет к отказу системы охлаждения или локальному перегреву.

В SIFOC мы устанавливаем строгие стандарты контроля цвета для каждой партии

продукции . Это делается не ради «красоты», а для обеспечения того, чтобы

нанораспределение теплопроводящего наполнителя в матрице силиконовой резины было равномерным . Только когда материал равномерно распределен на микроскопическом

уровне, его макроскопический путь теплопроводности будет гладким и эффективным . Поэтому минимальная разница в цвете и однородная окраска на самом деле являются проявлением высокой однородности продукции и стабильно сти качества .

1. Персонализация цвета: гуманистичный дизайн для идентификации напроизводственной линии

Конечно, мы не можем исключить, что различия в цвете иногда содержат элементы

«искусственного определения» . В современной автоматизированной сборке на заводах,

чтобы предотвратить использование неправильных материалов рабочими на линии или для облегчения быстрой идентификации при последующем ремонте, производители

теплопроводящих материалов включаяSIF OC иногда добавляют специальные цветные пигменты по требованию клиента .

Например, в сложном силовом модуле могут одновременно понадобиться три типа

термопрокладок толщиной 1,0 мм, 2,0 мм и 3,0 мм . Чтобы избежать путаницы, мы можем сделать прокладку 1,0 мм натурального цвета серого, 2,0 мм — синей, а 3,0 мм — красной . В этом случае цвет не имеет отношения к производительности; он служит исключительно для повышения эффективности производства и выхода годных изделий, снижая процент   аварий на производственной линии . Это демонстрирует заботу поставщика материалов об реальных производственных процессах клиента, выходящую за рамки простого

соблюдения физических характеристик .

1. Заключение: суть за внешним видом

Подводя итог, различия в цвете теплопроводящих материалов — это далеко не только вопрос внешнего вида .

• Серый — это обычнопрактичный выбор с наполнением оксидом алюминия, предлагающий изоляцию и универсальность;

.  Белый часто указывает на высокую изоляцию или специальную керамическую начинку, давая визуальный намек на безопасность и чистоту;

• Черный может сигнализировать о высокой теплопроводности, обеспечиваемойуглеродными материалами, но он сопряжен с рисками проводимости и требует особой осторожности;
• А однородность цвета служит немым свидетельством стабильности

производственного процесса .

С точки зрения SIFOC, за каждой маленькой физиче ской характеристикой стоит строгая логика материаловедения. Для огромного числа инженеров и закупщиков понимание

смысла, скрытого за цветом, может помочь быстрее установить логику отбора на

начальных этапах выбора . Однако в конечном счете при определении окончательного решения необходимо возвращаться к конкретным данным: коэффициенту

теплопроводности, тепловому сопротивлению, твердости, напряжению пробоя и результатам испытаний на температурную стойкость .

Цвет — это «одежда» теплопроводящего материала, а надежная теплоотводящая

производительность — его «душа» . SIFOC всегда стремится предоставлять клиентам

решения по управлению тепловыми режимами, которые отличаются не только

равномерностью цвета, но и превосходными характеристиками благодаря точной

оптимизации формул и строгому контролю качества . Если у вас есть еще вопросы по

выбору теплопроводящих материалов, пожалуйста, свяжитесь с нашей технической

командой в любое время, и мы предоставим вам самые профе ссиональные рекомендации .