خمیر حرارتی و کاربردهای آن
یکی از مواردی که در هنگام راه اندازی و مونتاژ یک سیستم کامپیوتری باید به آن توجه ویژه ای داشت، استفاده از خمیر سیلیکون است. این ماده که به طور معمول به همراه کولرهای پردازنده یا کولر کارت گرافیک ارائه می گردد، در واقع مکملی مناسب برای دفع حرارت بهتر از قطعه سخت افزاری به شمار می آید. متاسفانه بسیاری از کاربران در هنگام خرید این دسته از محصولات، دچار سردرگمی شده و به دلیل دانش نا کافی انتخاب های نادرستی را برمی گزینند. دسته ای دیگر نیز به دلیل بودجه محدود، خمیری با کیفیت نا مناسب خریداری می کنند که این امر هزینه های اضافی ( خرید مداوم خمیر ) را نیز به دنبال خواهد داشت. به همین جهت فرصتی شد تا در این مقاله نگاهی هر چند کوتاه به این ماده پر کاربر داشته و ببینیم کیفیت و کارایی خمیر تا چه میزان در روند خنک سازی یک قطعه می تواند تاثیر مثبت بگذارد.
خمیر حرارتی که معادل انگلیسی آن Thermal Paste می باشد، نوعی ترکیب شیمیایی با شدت رسانایی بالاست که در بین دو سطح ( هت سینک و CPU/GPU ) قرار گرفته و در نتیجه منجر به دفع حرارت تولیدی از این قسمت می گردد. نکته ای که در اینجا باید به آن اشاره کرد، این است که شاید در نگاه اول سطح سینک آلومینیومی و پردازنده، صیقلی و صاف به نظر آید ولی کافیست تنها یک بار از طریق میکروسکوپ به این قضیه نگاه نمایید؛ همانطور که در تصویر مشاهده می کنید، ناهماهنگی ها، پستی و بلندی هایی وجود دارد که باعث شده هوا در این منافذ باقی مانده و از آنجائیکه هوا یک رسانای بسیار ضعیف گرماست، هدایت حرارت به صورتی کاملا نادرست صورت پذیرد. وظیفه خمیر حرارتی، پر کردن همین حفره های ریز بوده و در ضمن مقاومت در برابر هوا را نیز کاهش می دهد.
در حال حاضر، چندین نوع خمیر در بازار وجود دارد که کاربران بر اساس نوع کاربرد خود می توانند نسبت به خرید هر یک اقدام نمایند. نوع اول، خمیرهای حرارتی فلزی ( Metal ) است. از نظر کارایی، این سری جزو بهترین های بازار بوده و از ترکیب موادی همچون تراشه های بسیار ریز فلز و Grease تشکیل شده است. یکی از معایبی که می توان به خمیرهای حرارتی فلزی نسبت داد، رسانایی بیش از حد آنهاست که گاهی اوقات مشکلاتی همچون اتصالی جریان برق را به وجود می آورد. خمیرهای فلزی اکثر مواقع در پردازنده های مجهز به IHS ( قطعه ای فلزی بر روی CPU ) مورد استفاده قرار می گیرند.
نوع دوم، خمیرهای سرامیکی ( Ceramic ) می باشد. همانطور که از نام آنها بر می آید، از ترکیب مواد رسانای حرارتی و مقداری ذرات سرامیکی بهره می برند. این نوع بیشتر بر روی تراشه های گرافیکی و ماژول های حافظه مورد استفاده قرار می گیرند.
نوع آخر که متداول ترین و در عین حال پر استفاده ترین خمیر در بین سایر محصولات به حساب می آید، خمیرهای سیلیکونی (Silicon ) می باشند که معمولا در بسته بندی پردازنده یا سیستم های خنک کننده می توان آنها را یافت کرد. قدرت انتقال حرارت در این مدل، مقداری کمتر از دیگر اعضای خانواده خمیرهای حرارتی است ولی از لحاظ مقاومت در سطح مطلوبی قرار داشته و در استفاده طولانی مدت، کمتر دچار تغییر حالت می شوند.
اکنون که با انواع خمیرهای حرارتی و نوع کاربرد آنها آشنا شدید، نوبت به آن رسیده تا نحوه استفاده از آن را نیز فرا گیرید. بسیاری بر این باورند که کولر دستگاهشان تا زمانی که از جای خود برداشته نشده است، نیازی به تعویض خمیر حرارتی نداشته و می توانند تا زمان های طولانی از آن استفاده نمایند که دقیقا فکر غلطیست! پس حتما این نکته را به یاد داشته باشید که در صورت جدا کردن خنک کننده از روی پردازنده یا کارت گرافیکی، بلافاصله می بایست خمیر قبلی را از سطح سینک پاک کرده و خمیر جدید را جایگزین نمایید. به منظور پاک کردن این بخش، به یک تکه پارچه نرم مثل کتان یا گوش پاک کن به همراه موادی مانند الکل ایوپروپیل، استون و یا یک نوع مایع پاک کننده به نام ArctiClean احتیاج خواهید داشت. سعی کنید الکل صنعتی را انتخاب نمایید که درصد کارایی آن بالا باشد ( بین 70 تا 90 درصد ). این موضوع، در تبخیر بسیار سریع و نیز عدم بر جای ماندن اثر مواد شیمیایی تاثیر بسزایی خواهد داشت.
در ضمن، هیچگاه از مواد پاک کننده نفتی برای تمیز کردن سطح پردازنده یا سینک استفاده ننمایید؛ این عمل منجر به افزایش حرارت تولیدی شده و در بعضی مواقع موجبات خرابی کولر را فراهم می سازد! همچنین برای پخش کردن خمیر سیلیکون بر روی سطح مورد نظر ( یا بالعکس ) از لوازمی همچون کارت های اعتباری و کاردک های فلزی استفاده نکنید چرا که باعث ایجاد خط و خش خواهد شد. روش های مختلفی برای نحوه استفاده از خمیر حرارتی وجود دارد که هر یک، معایب و مزایای مربوط به خود را داشته و در حقیقت نمی توان روشی جامع و کامل را برای آن معرفی نمود. در قدم اول، ابتدا مقداری از خمیر حرارتی را ( به اندازه یک نخود ) بر روی سطح پردازنده ریخته و سپس سعی نمایید با سینک آن را در سر تا سر نقاط پخش نمایید. توجه داشته باشید که نیروی وارده بر سینک چندان زیاد نباشد؛ چرا که مقداری از خمیر به بیرون درز خواهد کرد. این قرار گیری باید به گونه ای باشد که ضخامت خمیر در تمامی مناطق یکسان بوده و به نوعی هماهنگی مناسبی به وجود آید. روش بعدی، گذاشتن خمیر بر روی سطح تماس سینک با پردازنده است که یکی از پرطرفدارترین روش های موجود بوده و دلیل آن را هم می توان تسلط بیشتر کاربر دانست.
لازم به ذکر است که میزان خمیر لازم برای پردازنده یا کولر، در شرایط مختلف و بر حسب نوع محصول کاملا متفاوت بوده و شما می بایست به ظرفیت و حجم خمیر خود در هنگام خرید دقت لازم را لحاظ کنید. به طور مثال پردازنده های مبتنی بر سوکت LGA 775 از ابعاد کمتری نسبت به پروسسورهای LGA 2011 برخوردار هستند و از این حیث به خمیر حرارتی بیشتری محتاج خواهید شد.
زمانی که خمیر را بر روی سینک یا پردازنده اضافه کردید، به هیچ وجه مجددا آن را از روی سطح بلند نکنید چرا که در نهایت سبب ایجاد حباب و نفوذ هوا در بین دو سطح خواهد شد. در زمان انتخاب خمیر سیلیکون، به میزان نقره به کار رفته در آن توجه نمایید؛ هر چه این مقدار بیشتر باشد، روند دفع حرارت به شکلی موثر صورت می گیرد ( البته این فاکتور، در قیمت نهایی محصول هم تاثیر گذار است ). خمیرهای بدون نقره سفید رنگ بوده و معمولا برای Air Cooling ها پیشنهاد نمی شوند. بر پایه اطلاعات مندرج، در هنگام استفاده می بایست از تماس پوست دست با این نوع خمیرها جلوگیری کرد. چون در بعضی موارد ضایعات پوستی و حتی سرطان در کمین شما خواهد بود. زمان تعویض خمیر سیلیکون یک امر اختیاری بوده و بسته به سلیقه کاربر، در طول یک مدت زمان معین انجام می گیرد. مثلا اگر شما جز کسانی باشید که با سیستم خود، به طور مداوم اورکلاک کرده و در همه حال قصد شکنجه آن را دارید، حداقل دو ماه یک بار باید نسبت به تعویض خمیر اقدام نمایید. اما بالعکس؛ اگر از افرادی باشید که هر چند روز یک بار کامپیوتر خود را روشن کرده و کارهای پردازشی نه چندان سنگین با آن انجام می دهید، حداکثر تا یک سال هم نیازی به جایگزینی خمیر نخواهید داشت.
پس از قرار دادن صحیح هیت سینک و اتصال کانکتور فن، می توانید از سیستم خود استفاده کنید. به BIOS سیستم رفته و دماها را به مدت چند دقیقه چک کنید تا عملکرد خمیر حرارتی را مشاهده کرده و از صحت قرارگیری خمیر و گرم نبودن آن اطمینان حاصل کنید. مورد آخر که به نوعی از اهمیت بسیاری برخودار است، مشخصات درج شده بر روی خمیر حرارتیست که می تواند در کارایی و راندمان آن دخیل باشد. واژه Thermal Conductivity به معنای گذردهی گرما بوده و واحد آن، وات بر هر متر کلوین می باشد. هر چه این میزان بیشتر باشد، نقش خمیر در دفع حرارت پر رنگ تر خواهد بود. در حال حاضر بهترین عناصر گذر ده حرارتی شامل طلا، مس و نقره می شوند؛ پس حد الامکان سعی کنید از خمیرهای دارای نقره استفاده کنید. Thermal Resistance ، معیاری برای سنجش مقاومت حرارتی بوده و با واحد اینچ مربع بر وات شناسایی می شود. برای نمونه، خمیر کولر Evercool Buffalo از قدرت دفع حرارتی بالغ بر 8.5 وات بر هر متر کلوین، شدت مقاومت 0.04 اینچ مربع بر وات و 10 درصد اکسید نقره برخوردار است.
در جدول زیر، 11 خمیر حرارتی از شرکت های متفاوت را مورد بررسی قرار داده ایم تا به این پرسش که مواد به کار رفته در خمیر، تا چه حد در چرخه خنک سازی تاثیر گذار است، پاسخ دهیم. در این تست، از کارت گرافیک Radeon HD 6970 به همراه نرم افزار FurMArk 1.8.2 استفاده کرده ایم ( رزولوشن : 1600*2560 پیکسل و Anisotropic ******ing : 16X ). نتایج بدست آمده به شرح ذیل می باشد :
طبق نتایج بدست آمده، خمیر TF-1000 Fluid Metal محصول شرکت Nanoxia با ثبت دمای 56.4 درجه در حالت لود، در صدر بهترین خمیر حرارتی بازار قرار می گیرد. این محصول از نوعی ماده رسانای گرما در کنار فلز مایع استفاده می کند که در نتیجه حرارت تولیدی را به مراتب بیشتر از نمونه های مشابه دفع می نماید. خمیر Noctua-NTH1 در رده دوم جدول قرار می گیرد. این محصول از کیفیت بسیار مطلوبی برخوردار بوده ( غلظت و انتقال حرارت مناسب ) و به دلیل حجم مناسب سرنگ، خمیر بیشتری در اختیار کاربر قرار گرفته و بدین ترتیب در دفعات متوالی می توانید از آن بهره ببرید. Thermaltake TG-1 نیز در جایگاه سوم جدول قرار می گیرد. این خمیر، به رنگ خاکستری بوده و جرم آن با احتساب سرنگ، به 4 گرم می رسد. به ادعای شرکت سازنده، میزان گذردهی دمای این خمیر 3.0 وات بر هر متر کلوین و محدوده دمایی قابل تحمل آن بین 40- تا 150 درجه سانتیگراد می باشد. در حاضر، خمیرهای Tuniq TX-4 ، Deep Cool Z9 و Zalman ZM-ST G2 در بازار کشور ما وجود داشته و با دارا بودن طول عمر و دوام مناسب، جزو محصولات میانه رو بازار به شمار می روند. بنابراین ما این سه محصول را برای کسانی که تناسب میان کارایی و قیمت را مد نظر قرار می دهند، پیشنهاد می کنیم.
نگارش : سعید مظفری
