Was ist ein Graphen-Wärmekissen und wie funktioniert es?

An herkömmlichen Wärmeleitpads gibt es nichts auszusetzen. Sie sind billig, zuverlässig und können Ihre Computerteile anständig kühlen. Wenn Sie jedoch nach einer dauerhafteren Lösung mit hervorragender Leistung suchen, sollten Sie sich Graphen-Wärmeleitpads ansehen.

Was sind Graphen-Wärmeleitpads?

Graphen-Wärmeleitpads sind eine Art Thermal Interface Material (TIM), das Sie als Alternative zu herkömmlicher Wärmeleitpaste und Flüssigmetall verwenden können. Graphen-Wärmeleitpads werden aus Graphen hergestellt, einem Allotrop des Kohlenstoffs. Es handelt sich im Wesentlichen um eine einzelne Schicht aus Kohlenstoffatomen in einer hexagonalen Gitterstruktur, die nur ein Atom dick ist. Wie jedes andere TIM hat auch ein Graphen-Wärmeleitpad die Aufgabe, einen maximalen Wärmekontakt zwischen einer heißen Komponente, z. B. einer CPU, und einem Kühlkörper zu gewährleisten.

Was Graphen-Pads so interessant macht, ist ihre hervorragende Wärmeleitfähigkeit. Graphen TG-P100 hat beispielsweise eine horizontale Wärmeleitfähigkeit von 1500-1800 W/mK (Watt pro Meter Kelvin) und eine vertikale Leitfähigkeit von 12 W/mK. Im Falle von Computern ist die vertikale Leitfähigkeit wichtiger, da die Wärme in dieser Richtung von einer Komponente zum Kühlkörper fließt. Dennoch ist sie höher als die Wärmeleitfähigkeit einer herkömmlichen nicht-metallischen Wärmeleitpaste von etwa 4-10 W/mK. Tatsächlich hat Graphen eine potenziell unbegrenzte Wärmeleitfähigkeit, da seine Leitfähigkeit mit der Größe skaliert. Wenn sich die Technologie weiterentwickelt, könnten wir in ein paar Jahren Pads sehen, die die Leistung von Flüssigmetall übertreffen.

Graphen-Wärmepads im Vergleich zu herkömmlicher Wärmeleitpaste

Wir haben nun festgestellt, dass Graphen eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit besitzt, aber wie verhält es sich in der Praxis? TechPowerUp hat das Thermal Grizzly KryoSheet mit High-End-Wärmeleitpaste verglichen, darunter auch das Thermal Grizzly Kryonaut. Sie verwendeten eine RX 7900 XTX und fanden heraus, dass das KryoSheet bei maximaler Belastung etwa 3-5°C besser abschneidet als herkömmliche Wärmeleitpaste.

Die Hauptvorteile von Graphen-Wärmeleitpads sind, dass sie wiederverwendbar sind, im Laufe der Zeit nicht austrocknen können und einfacher zu verarbeiten sind als Flüssigmetall. Einfacher als Flüssigmetall bedeutet jedoch nicht unbedingt einfach. Das Hauptproblem besteht darin, dass Graphen elektrisch leitfähig ist, so dass es einen Kurzschluss verursachen und Ihren PC zerstören kann, wenn es nicht richtig installiert wird. Die Tatsache, dass Graphen-Pads unglaublich empfindlich und schwer zu handhaben sind, ist nicht gerade hilfreich. Wenn Sie ein KryoSheet bestellen, stellen Sie sicher, dass Sie eine saubere Präzisionspinzette haben!

Graphen und Graphit-/Kohlenstoff-Wärmeleitpads sind nicht dasselbe

Wenn Sie hochwertige Wärmeleitpads kaufen, werden Sie auf Kohlenstoff, Graphen und Graphit stoßen. Nutzen wir die Chemie, um diese Materialien besser zu verstehen. Kohlenstoff ist ein chemisches Element mit dem Symbol C und der Ordnungszahl 6. Graphen ist ein Blatt aus Kohlenstoffatomen, das nur ein Atom dick ist. Graphit ist ein Bündel von übereinander gestapelten Graphenschichten. Der Begriff "Kohlenstoff-Wärmekissen" kann sich also technisch gesehen auf jede Verwendung von Kohlenstoff in einem Material beziehen. Dazu gehören Allotrope des Kohlenstoffs wie Graphit und Graphen sowie Polymere auf Kohlenstoffbasis wie der Thermal Grizzly Carbonaut.

Thermal Grizzly erklärt in seinen Produktdetails für das KryoSheet Graphene Pad, dass es Graphene Pads durch Aufbrechen von Graphitschichten entlang der Basalebene herstellt. Indem man jede Graphenschicht direkt an der Oberfläche freilegt, erhält man ein außergewöhnlich thermisch und elektrisch leitfähiges Material. Bei einem Graphitpad muss die Wärme zwischen den einzelnen Graphenschichten übertragen werden, bis sie einen Kühlkörper erreicht. Bei einem Graphen-Pad hingegen kann sich die Wärme auf direktem Weg effizient entlang der Struktur bewegen. Theoretisch haben Graphen-Wärmepads im Vergleich zu Graphit-Pads eine weitaus bessere Leistung.

Graphen-Pads könnten das nächste große Ding in der PC-Kühlung sein

Graphen-Pads wie das KryoSheet sind zwar neue und teure Produkte, mit denen Enthusiasten herumspielen, aber ihre langfristigen Auswirkungen sind gewaltig. Herkömmliche Wärmeleitpaste muss alle paar Jahre ausgetauscht werden, um die optimale Leistung aufrechtzuerhalten, während Flüssigmetall riskant und schwierig zu verarbeiten ist. Ein Graphen-Pad kann immer noch PC-Komponenten zerstören, wenn man nicht aufpasst, da es elektrisch leitfähig ist, aber es ist viel einfacher, es aufzukleben und jahrelang nicht zu berühren. Außerdem können Sie es für Ihre nächste CPU wiederverwenden, wenn es nicht abgenutzt ist und die Abmessungen übereinstimmen.

Eine weitere interessante Alternative sind Wärmeleitpads mit Phasenwechsel, die schmelzen, wenn sie mit einem heißen Computerchip in Berührung kommen. Ihr Einsatz könnte vor allem bei Geräten sinnvoll sein, die sich nur schwer zerlegen lassen, wie z. B. Laptops und Grafikkarten, da man sie nicht zerlegen muss, um eine bessere Kühlleistung zu erzielen.