Aplinkai nekenksmingas elektroninis fluoruoto skysčio balansas, efektyvus ir saugus aušinimas

Didėjant puslaidininkių, baterijų sistemų, dirbtinio intelekto serverių, galios elektronikos ir aukštos kokybės pramoninės įrangos galios tankiui, tampa vis sunkiau priimti seną kompromisą tarp šiluminių savybių ir eksploatavimo saugos. Inžinieriai nebenori skysčių, kurie gerai vėsina, bet kelia susirūpinimą dėl degumo, priežiūros sudėtingumo ar aplinkos spaudimo. Jie nori išmanesnės terpės: tokios, kuri galėtų tiesiogiai liesti jautrią elektroniką, greitai nunešti šilumą, palaikyti stabilų sistemos veikimą ir vis tiek atitikti vis praktiškesnius tvarumo tikslus. Kaip tik dėl to ir vyksta diskusija Aplinkai nekenksmingas elektroninis fluoruotas skystis tapo svarbesnis. Tikrasis klausimas nėra tas, ar fluorinti skysčiai gali efektyviai vėsinti elektroniką. Daugeliu atvejų jie jau tai daro. Naudingesnis klausimas yra tai, ar tinkamas fluorintas skystis gali užtikrinti subalansuotą rezultatą, atsižvelgiant į aušinimo efektyvumą, dielektrinę saugą, medžiagų suderinamumą ir atsakomybę aplinkai tuo pačiu metu. Dabartiniai pramonės šaltiniai rodo, kad daugelis fluorintų skysčių, naudojamų elektronikos aušinimui, vertinami dėl stiprios dielektrinės savybės, cheminio stabilumo, mažo degumo arba nedegumo ir tinkamumo tiesioginiam panardinimui arba pažangioms aušinimo skysčiams konstrukcijoms, tačiau jų aplinkos profilis labai skiriasi priklausomai nuo chemijos.

 

Kodėl šis klausimas svarbus dabar

Elektroninės sistemos veikia karštiau, tankiau ir nepertraukiamai nei anksčiau. Oro vėsinimas išlieka naudingas, tačiau jis tampa mažiau efektyvus, nes šilumos srautas kyla aukštyn ir įrangos pėdsakai mažėja. Įjungiamas aušinimas skysčiu, nes skysčiai gali efektyviau pašalinti šilumą iš šaltinio, ypač kai galimas tiesioginis kontaktas arba artimas šiluminis ryšys.

Tuo pačiu metu saugumo lūkesčiai yra didesni. Naudotojams reikia aušinimo skysčių, kurie nesukeltų nereikalingo elektros pavojaus, nesukeltų didelio gaisro pavojaus ir galėtų išlikti stabilūs ilgą veikimo laikotarpį. Keičiasi ir aplinkosaugos lūkesčiai. Pavyzdžiui, Chemours savo naujesnį aušinimo skysčiu portfelį priskiria prie mažesnio GWP skysčių, o Open Compute Project išskiria skysčių šeimas ir pažymi, kad kai kurie fluoroketonai ir HFO siūlo mažą GWP arba žymiai mažesnį GWP nei senesnės cheminės medžiagos.

Taigi rinka nebereikalauja „aušinimo skysčio“. Ji prašo aušinimo skysčio, kuris kartu atitiktų šiluminius, elektros, eksploatacinius ir aplinkosaugos reikalavimus.

 

Kuo skiriasi elektroninis fluorintas skystis?

Elektroninis fluorintas skystis paprastai yra sukurtas taip, kad apeitų elektros energiją turinčius arba šilumai jautrius elektroninius komponentus, nesielgdamas kaip laidus vandens pagrindu pagamintas aušinimo skystis. Daugelis fluorintų skysčių, naudojamų elektronikos aušinimui, yra dielektriniai, tai reiškia, kad jie gali tiesiogiai liestis su elektroniniais mazgais, neleisdami elektros srovės numatytomis sąlygomis. Pramonės nuorodose taip pat pabrėžiami susiję bruožai, tokie kaip cheminis stabilumas, mažas kai kurių preparatų klampumas, mažas paviršiaus įtempis ir suderinamumas su daugeliu metalų, plastikų ir elastomerų.

Šios savybės yra svarbios, nes jos įgalina aušinimo strategijas, kurios yra sudėtingos įprastiniams skysčiams:

· Tiesioginis komponentų panardinimas

· Geresnė prieiga prie siaurų geometrijų ir vietinių karštųjų taškų

· Sumažėjusi priklausomybė nuo ventiliatorių ir didelių gabaritų oro kanalų

· Vienodesnė jautrių mazgų šiluminė kontrolė

Tai nereiškia, kad visi fluorinti skysčiai veikia vienodai. Virimo temperatūra, klampumas, tankis, dielektrinis stiprumas ir aplinkos profilis skiriasi priklausomai nuo gaminių grupės. Skystis, pasirinktas puslaidininkiniams įrankiams, gali būti ne geriausias pasirinkimas duomenų centro panardinimui, akumuliatoriaus šilumos valdymui ar galios elektronikai.

 

Aušinimo efektyvumas: iš kur iš tikrųjų gaunamas pranašumas

Aušinimo efektyvumas priklauso ne tik nuo vieno laboratorijos skaičiaus. Praktiškai tai atsiranda dėl to, kaip skystis elgiasi visos šiluminės sistemos viduje.

Vienfazis aušinimas

Vienfazėse sistemose skystis išlieka skystas, cirkuliuodamas per elektroniką arba aplink ją. Šis metodas dažnai pasirenkamas, kai prioritetas yra paprastumas, skysčių atkūrimas ir priežiūros nuspėjamumas. Skystis sugeria šilumą ir nuneša ją į šilumokaitį, kur šiluma atmetama. Vienfaziai fluorinti skysčiai gali užtikrinti stabilų veikimą ir tiesioginio kontakto aušinimo privalumus be fazių keitimo sudėtingumo.

Dviejų fazių aušinimas

Dviejų fazių sistemose skystis užverda kontroliuojamoje temperatūroje šalia karštų paviršių, sugerdamas didelius šilumos kiekius per fazės pasikeitimą, tada kondensuojasi ir grįžta į kilpą arba vonią. Chemours apibūdina šį Opteon 2P50 metodą kaip saugų tiesioginį panardinimą į uždarą sistemą, kur garai kondensuojami ir grąžinami į skysčio vonią; bendrovė taip pat pabrėžia normalią 49°C virimo temperatūrą, be pliūpsnio temperatūros ir viršutinės ar apatinės to skysčio degumo ribos.

Kodėl efektyvumas gerėja

Fluorintų skysčių pranašumą dažnai lemia keli veiksniai:

1. Tiesioginis kontaktas su šilumą generuojančiais paviršiais 

2. Vienodas šilumos pašalinimas 

3. Mažas paviršiaus įtempis, padedantis skysčiui pasiekti sudėtingas vietas 

4. Kai kurių kompozicijų mažas klampumas, kuris gali padėti tekėti 

5. Fazių kaitos šilumos sugertis dvifazėse konstrukcijose 

Pavyzdžiui, 3M Fluorinert FC-72 klampumas yra labai mažas, o paviršiaus įtempis yra 10 dynų/cm – charakteristikos, padedančios paaiškinti, kodėl fluorinti skysčiai dažnai laikomi veiksmingais elektronikos šilumos perdavimo ir drėkinimo kompleksams.

 

Sauga yra daugiau nei tik 'nedegi'

Vienas didžiausių nesusipratimų rinkoje – saugumo sumažinimas iki vieno žodžio. Skystis gali būti nedegus ir vis tiek reikalauja apgalvoto tvarkymo, vėdinimo, regeneravimo, suderinamumo bandymų ir valdymo priemonių. Tikroji sauga apima kelis sluoksnius.

Elektros sauga

Dielektrinės savybės yra viena iš stipriausių priežasčių, kodėl elektronikoje naudojami fluorinti skysčiai. OCP pažymi, kad įprastos fluorintų skysčių grupės, naudojamos panardinamajam aušinimui, vertinamos dėl gerų dielektrinių savybių, o 3M FC-72 duomenų lape nurodytas 38 kV dielektrinis stipris esant 0,1 colio tarpui ir 1,0 × 10 ^ 15 omų cm elektrinė varža.

Priešgaisrinė sauga

Kai kurie fluorinti skysčiai yra patrauklūs, nes neturi pliūpsnio temperatūros arba yra nedegūs pagal paskirtį. Chemours teigia, kad Opteon 2P50 neturi pliūpsnio temperatūros ir viršutinės ar apatinės degumo ribų, o 3M teigia, kad Fluorinert FC-72 yra nedegus.

Eksploatacijos sauga

Darbo sauga priklauso nuo sistemos konstrukcijos. Uždarojo ciklo arba sandarios panardinimo sistemos sumažina garavimo nuostolius, pagerina skysčių valdymą ir palaiko saugesnį ilgalaikį veikimą. Taip pat būtinas medžiagų suderinamumas. OCP pabrėžia suderinamumo vertinimą kaip panardinimo sistemos reikalavimų dalį, o „Chemours“ ir „3M“ pažymi suderinamumą su daugeliu įprastų medžiagų, nors vis dar reikalingas konkrečios programos patvirtinimas.

 

Paprasta vertinimo sistema

Toliau pateikta lentelė gali padėti pirkėjams ir inžinieriams palyginti, ką 'balansas' turėtų reikšti realiuose projektuose.

Vertinimo faktorius	Ko ieškoti	Kodėl tai svarbu
Aušinimo efektyvumas	Geras šilumos perdavimas, stabilus veikimo diapazonas, tinkama virimo temperatūra arba klampumas	Nustato, ar skystis gali veiksmingai valdyti karštąsias vietas
Elektros apsauga	Stiprus dielektrinis elgesys ir didelė varža	Padeda apsaugoti įjungtą elektroniką tiesioginio kontakto metu
Gaisro pavojus	Nedegus elgesys arba pliūpsnio taško nėra, jei taikoma	Palaiko saugesnį įrenginio veikimą
Aplinkos profilis	Žemas arba labai mažas GWP, nulis ODP, kontroliuojamas išmetamųjų teršalų kiekis	Sumažina aplinkos naštą, palyginti su senesnėmis cheminėmis medžiagomis
Medžiagų suderinamumas	Patvirtinimas naudojant metalus, plastikus, elastomerus, sandariklius ir klijus	Apsaugo nuo patinimo, įtrūkimų ar ilgalaikio gedimo
Sistemos dizainas tinka	Vienfazis arba dvifazis tinkamumas	Užtikrina, kad skystis atitiktų įrangos architektūrą
Gyvenimo ciklo valdymas	Atkūrimo, perdirbimo, saugojimo ir šalinimo planavimas	Svarbu ir atitikčiai, ir tvarumui

Ši sistema taip pat parodo, kodėl nėra universalaus nugalėtojo. „Geriausias“ skystis yra tas, kuris atitinka projekto šiluminį tikslą, nesukeldamas paslėptos problemos kitur.

 

Paskutinės mintys

Žvelgiant iš mūsų perspektyvos, geriausias atsakymas yra ne tai, kad kiekvienas fluorintas skystis automatiškai subalansuoja efektyvumą ir saugumą, bet kad tinkamas. Kai chemija siūlo dielektrinę apsaugą, stabilų šiluminį elgseną ir nedegią ar be pliūpsnio taško veikimą, ji jau išsprendžia didelę saugos iššūkio dalį. Kai tas pats skystis taip pat priklauso naujesnei žemo GWP kategorijai ir naudojamas sandarioje, gerai valdomoje sistemoje su patvirtintu medžiagų suderinamumu, jis tampa daug stipresnis kandidatas į tikrai atsakingą aušinimą. Štai kodėl manome, kad aplinkai nekenksmingo elektroninio fluoruoto skysčio ateitis bus mažiau susijusi su plačiais teiginiais, o su disciplinuotais inžineriniais pasirinkimais. Jei skaitytojai nori toliau nagrinėti šią temą iš praktinio produkto ir taikymo perspektyvos, rekomenduojame sužinoti daugiau iš „Shenzhen Yuanan Technology Co., Ltd.“ Kaip įmonė, dirbanti arti specialių skysčių taikymo sričių, manome, kad informuotas pasirinkimas yra svarbesnis nei šūkiai, o profesionali techninė diskusija su patyrusiu tiekėju dažnai yra greičiausias būdas nuspręsti, ar fluorintas skystis yra tinkamas sprendimas jūsų konkretiems aušinimo ir saugos tikslams.

 

DUK

1. Ar aplinkai nekenksmingas elektroninis fluorintas skystis visada yra geresnis už aušinimą vandens pagrindu?

Ne visada. Vandens sistemos gali būti labai veiksmingos tinkamoje architektūroje, tačiau dažnai pirmenybė teikiama fluorinti skysčiams, kai reikalingas tiesioginis kontaktas su elektronika, dielektrinė sauga, mažas degumas arba panardinamasis aušinimas. Geresnis pasirinkimas priklauso nuo sistemos konstrukcijos, šilumos apkrovos ir saugos prioritetų.

2. Ar visi fluorinti aušinimo skysčiai yra mažo GWP produktai?

Ne. Tai vienas iš svarbiausių skirtumų. Kai kurie senieji fluorinti skysčiai, įskaitant tam tikrus PFC, gali turėti didelį GWP ir ilgą atmosferos tarnavimo laiką, o kai kurie naujesni HFO ir fluoroketono produktai yra specialiai pritaikyti kaip žemo arba labai mažo GWP alternatyvos.

3. Ar elektroninius fluorintus skysčius galima naudoti tiesiogiai aplink veikiančią elektroniką?

Daugelis iš jų gali, nes dielektrinis elgesys yra vienas iš pagrindinių jų pranašumų. Tačiau naudotojai vis tiek turėtų vadovautis gaminio saugos dokumentacija, suderinamumo gairėmis ir veikimo ribomis, o ne manyti, kad kiekvienas fluorintas skystis yra tinkamas bet kokiai įtampai.

4. Ką pirkėjai turėtų patikrinti prieš rinkdamiesi fluorintų skysčių tiekėją?

Jie turėtų peržiūrėti skysčių chemiją, GWP ir ODP profilį, dielektrines savybes, degumo duomenis, medžiagų suderinamumą, rekomenduojamą sistemos tipą ir regeneravimo arba šalinimo palaikymą. Tiekėjas, galintis aptarti ir skysčio savybes, ir tikras naudojimo sąlygas, paprastai yra vertingesnis nei tas, kuris pateikia tik duomenų lapą.