热导率:你拿到的标称值,九成都是用来忽悠人的

三个月前,某新势力动力电池项目,供应商给的人造石墨散热片,标称热导率1500W/(m·K),我们拿回去用激光闪射复测,沿厚度方向实际不到380。差了四倍。供应商还嘴硬,说他们测的是对的。哦,对,他测的确实是对的——只是测的方向不对。

别被标称热导率骗了,测试方向差出两个数量级

很多片状导热材料,热导率是各向异性的。像石墨这种,碳原子层内键合强,层间是弱范德华力,热量在层内跑的快,跨层跑的慢。高定向石墨片,面内热导率轻松做到1500甚至2000,沿厚度方向呢?一般只有10到30W/(m·K)。就差这么多。
激光闪射法热导率测试试样台
激光闪射法热导率测试试样台
现在行业里的潜规则就是,拿面内数据当整个产品的标称值。采购不懂,研发懒得细算,就觉得数值越高越好,高价买了低效率的货。说实话我见过不止一个项目,散热设计的时候用1500的数值算,做出来整机温升超了5度,全项目组围着导热材料骂,最后才发现是方向错了。搞笑吧?

堆高热导率的噱头,多数都是工业伪需求

现在材料圈卷热导率卷疯了,什么石墨烯改性铝基,碳纳米管涂层铜,动不动就把热导率堆到四五百上千,价格翻着倍往上涨,实际用起来呢?
动力电池模组石墨散热片贴装现场
动力电池模组石墨散热片贴装现场
整个散热链路里,热阻最大的坑从来都不是导热材料本身的热阻,是接触热阻。两个固体贴在一起,微观上只有凸起的点接触,缝隙里填的是空气,空气热导率才0.026W/(m·K),哪怕你把导热片的热导率从200提到2000,对总热阻的影响微乎其微。实测发现,常规的动力电池模组,界面接触热阻占总热阻的70%以上。你把导热片本身热导率翻一倍,总热阻最多降不到6%,对应整机温升能降不到1度。 我去年碰过一个客户,死磕要热导率1000以上的散热片,改了四版配方,成本每kWh加了90块,最后装车测试,环境温度25度,满载运行一小时,温升只降了0.7度。这点变化,你换个好点的导热硅脂填填缝隙都比这个提升明显。 不过话说回来,资本家就爱卖高参数卖溢价,下游就爱看好看的数字,我们做工程的,说破大天也没人听。就是这样。

到今天都绕不开的产业化硬伤

到今天都绕不开的产业化硬伤
到今天都绕不开的产业化硬伤
别以为选对方向选对测试方法就完了,热导率这东西,从理论到测试全有坑。 先说测试,激光闪射法要求你提前知道试样的密度和比热,密度差2%,热导率结果就差2%。测多孔材料呢?多孔绝热材料或者多孔导热材料,孔隙率每变1%,热导率差10%都正常,批量生产谁能把孔隙率控制在1%以内?没人做得到。再说热流计法,试样和探头之间的接触热阻本身就会带来误差,软材料压下去厚度变了,结果又飘了。哪怕你所有条件都控制对了,不同设备测同一块样,差个10%都是常态,根本没有绝对准的数值。 再说理论,多相复合材料的热导率,现在所有的经典公式全都是理想假设。什么有效介质理论,全都是假设填料是完美球形,分散均匀,界面没有空隙。实际生产呢?填料团聚,界面有空隙,分散度差十个百分点,实测热导率比理论值低三分之一都是常态。到现在也没有一个公式能精准预测实际生产出来的复合材料热导率,全得做出来实测,研发全靠试错,时间成本高的离谱。 最坑的是,现在绝大多数厂商给的热导率都是常温25度下的数值,实际产品用的环境哪全都是25度?新能源汽车电池工作温度从-30到60度,航天绝热材料要扛-100度的低温,热导率本身就随温度变啊!很多厂商图省事,直接拿常温数值乘个经验系数就交差,实际误差能到20%以上,出了问题才回头补测,耽误大半年进度。 说白了,现在整个行业都在往虚了走,大家都盯着好看的高数值做营销,真正卡脖子的接触热阻优化、变温环境下的准确测试,没人愿意沉下心做。你拿虚标的热导率算出来的散热设计,能不出问题才怪。
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