序言
隨著英特爾9系高端CPU迴歸釺焊導熱，導熱硅脂（不是硅膠！）又一次被PC玩家重視起來。鑑於很多人並不明白硅脂到底是什麼以及它是如何工作的，今天的小科普我們就重點講講導熱硅脂的相關知識。
我們知道，無論是CPU還是GPU，還有和它們接觸的散熱器表面，遠遠不是我們想象中那麼平、那麼光滑、那麼純潔。當散熱器表面和芯片表面接觸時，它們之間是凹凸不平的，存在很多溝壑或空隙，其中都是空氣。空氣的導熱能力很差，因此必須用其它物質來降低熱阻，否則散熱器的性能會大打折扣，甚至無法發揮作用。
散熱器底座的劃痕縫隙
拉絲工藝的散熱器底座
CPU後蓋的粗糙表面
為了解決這種接觸面的縫隙問題，導熱介質就應運而生了。它的作用就是填充兩個接觸表面之間大大小小的空隙，增大發熱源與散熱片的接觸面積。導熱硅脂是我們最常見的導熱介質。
導熱硅脂作為散熱器與CPU/GPU這些芯片的中間層，CPU/GPU的熱量必須通過它才能傳導到散熱器上，因此硅脂的優劣對著整個散熱系統有著非常重要的影響。但是大多數人對散熱器有著孜孜不倦的追求，對導熱硅脂卻一直缺乏足夠的瞭解。
什麼是導熱硅脂？
在國內外導熱硅脂產品的資料中，有的稱之為導熱膏，有的稱之為散熱硅脂，英文中導熱硅脂的稱呼也有幾種方式，如Thermal Grease、Thermal Compund、Thermal Paste。為了方便，我們統一用"導熱硅脂"來描述，牽涉到產品時有時簡稱為"硅脂"。
嚴格的說，導熱硅脂只是硅脂中的一種，另外還有如絕緣硅脂、潤滑硅脂、光學透明硅脂等，硅脂號稱工業中的味精，在電氣絕緣、潤滑、脫模、防鏽、防腐、防水、防震等方面有廣泛應用。
硅脂是硅油二次加工的產品，主要成份是主鏈含有硅原子的高分子化合物（有機硅化合物）。目前最主要的有機硅高分子是聚硅氧烷。聚硅氧烷是由許多含鍵的單體聚合而成的鏈狀、環狀或網狀的高分子化合物，通常也稱為硅酮。它的結構特點是含有一個硅、氧原子交替排列的基本骨架，每個硅原子上都連有有機基團，聚硅氧烷中的硅氧鍵具有高穩定性，有機基團是甲基、較長的烷基、氟代烷基、苯基、乙烯基和一些其他基團。
常用的化妝品主要成份其實和導熱硅脂的主要成份是一樣的，即聚硅氧烷。
硅脂有著與硅油同樣的特性，具有卓越的耐熱性、電絕緣性、耐候性、疏水性、生理惰性和較小的表面張力，此外還具有低的粘溫係數、較高的抗壓縮性。尤其是其熱穩定性的和氧化穩定性，使得它在150℃下長期與空氣接觸也不易變質，在200℃時與氧氯接觸時氧化作用也較慢，使用溫度一般可以可達-50-150℃，對各種基材有良好的潤滑性，無腐蝕作用。
硅脂的這些特性，使得它成為導熱介質最佳人選。較小的表面張力，讓它能很好的擴散到芯片和散熱器表面的空隙之中，熱穩定性保證它在高溫下能正常工作，電絕緣性保證了其它電子元器件的安全性。為了加強其導熱能力，在硅脂中添加一些功能性填料，如金屬氧化物，便製成了導熱硅脂。
硅脂本身是白色的，在加入了不同填料後，就有可能形成其它顏色，如常見的灰色或金黃色。導熱硅脂的好壞除了硅脂的品質外，更主要取決於添加填料的差異，現在所說的納米硅脂，鑽石硅脂，都是因為填料而得名。
注意硅脂和硅膠是有區別的，真正意義上的硅膠是工業上的硅膠，和導熱硅脂沒什麼關係，比如隆胸用的材料就是硅膠。
導熱硅脂的性能參數
作為一種化學物質，導熱硅脂有著一些反映自身特性的相關性能參數。瞭解這些參數的含義，大致上可以判斷一款導熱硅脂產品的性能高低。
1、導熱係數（Thermal Conductivity）
導熱係數的單位為W/m·K（或W/m·℃），表示截面積為1平方米的柱體沿軸向1米距離的溫差為1開爾文（K=℃+273.15）時的熱傳導功率。數值越大，表明該材料的熱傳遞速度越快，導熱性能越好。
各種物質的導熱係數相差很大，其根本原因在於不同的物質其導熱機理存在著差異。一般而言，金屬的導熱係數最大，非金屬和液體次之，氣體的導熱係數最小。導熱係數小於等於0.055W/m·K的材料稱為高效絕熱材料，大於等於500W/m·K的料稱為高效導熱材料。
比如銀的導熱係數為420，銅為383，鋁為204，水的導熱係數為0.58左右，而空氣的只有0.023左右，目前主流導熱硅脂的導熱係數均大於1W/m·K，優秀的可達到6W/m·K以上，是空氣的200倍以上。但是和銅鋁這些金屬材料相比，導熱硅脂的導熱係數只有它們的1/100左右，換句話說，在整個散熱系統中，硅脂層其實是散熱瓶頸之所在。
目前所知的導熱係數最高的物質為金剛石，可達到1000-2000W/m·K。
2、傳熱係數（Thermal Conductance）
傳熱係數指在穩定傳熱條件下，圍護結構兩側流體溫差為1℃（或1K），1小時內通過1平方米麵積傳遞的熱量，單位是W/㎡·K（或W/㎡·℃）。
注意傳熱係數和導熱係數是兩個不同概念。
3、熱阻係數（thermal resistance）
熱阻係數表示物體對熱量傳導的阻礙效果，單位℃/W，即物體持續傳熱功率為1W時，導熱路徑兩端的溫差。熱阻顯然是越低越好，因為相同的環境溫度與導熱功率下，熱阻越低，發熱物體的溫度就越低。熱阻的大小與導熱硅脂所採用的材料有很大的關係。
目前主流導熱硅脂的熱阻係數均小於0.1℃/W，優秀的可達到0.005℃/W。
4、粘度（viscosity）
粘度是流體粘滯性的一種量度，指流體內部抵抗流動的阻力，用對流體的剪切應力與剪切速率之比表示，粘度的測定方法，表示方法很多，如動力粘度的單位為泊(poise)或帕·秒。
對於導熱硅脂來說，粘度在2500泊左右，具有很好的平鋪性，可以容易地在一定壓力下平鋪到芯片表面四周，而且保證一定的粘滯性，不至於在擠壓後多餘的硅脂會流動。
但是很少有導熱硅脂會提供這個性能參數。
5、工作溫度範圍
由於硅脂本身的特性，其工作溫度範圍是很廣的。工作溫度是確保導熱硅脂處於固態或液態的一個重要參數，溫度過高，導熱硅脂流體體積膨脹，分子間距離拉遠，相互作用減弱，粘度下降；溫度降低，流體體積縮小，分子間距離縮短，相互作用加強，粘度上升，這兩種情況都不利於散熱。
導熱硅脂的工作溫度一般在-50℃～180℃。對於導熱硅脂的工作溫度，我們不用擔心，畢竟通過常規手段很難將CPU/GPU的溫度超出這個範圍。
6、介電常數
介電常數用於衡量絕緣體儲存電能的性能，指兩塊金屬板之間以絕緣材料為介質時的電容量與同樣的兩塊板之間以空氣為介質或真空時的電容量之比。介電常數代表了電介質的極化程度，也就是對電荷的束縛能力，介電常數越大，對電荷的束縛能力越強。
普通導熱硅脂所採用的都是絕緣性較好的材料，但是部分特殊硅脂（如含銀硅脂等）則可能有一定的導電性。空氣的介電常數約為1，常見導熱硅脂的介電常數約為5。
極少有導熱硅脂產品提供介電常數這個參數值。
7、油離度
油離度是指產品在200℃下保持24小時後硅油析出量，是評價產品耐熱性和穩定性的指標。將硅脂塗敷在白紙上觀察，會看到滲油現象，油離度高的，分油現象明顯；或打開長期放置裝有硅脂的容器，油離度大的硅脂，在硅脂表面或容器四周看見明顯的分油現象。
幾乎沒有導熱硅脂產品提供油離度這個參數值。
如何正確塗抹硅脂
導熱硅脂應該怎麼塗抹，目前業界還沒有一個非常標準的做法。但是有條準則希望大家一定要記住，塗抹的關鍵在於要均勻、無氣泡、無雜質、越薄越好。
現在塗抹的主要方式有兩種，一是在CPU/GPU等表面中心擠上一點硅脂，然後靠散熱器的壓力將硅脂擠壓均勻，另一種方式是均勻將硅脂塗抹在CPU/GPU等表面。第一種方法的缺點在於僅靠壓力無法完成均勻塗抹，第二種方法的缺點在於在塗抹過程中很容易將雜質或氣泡帶入硅脂材料當中。
參考一下廠家推薦的塗抹方法：
下圖是個人比較喜歡的九宮格點陣式：
後記
最後總結一下相關知識點：
1.硅脂是用來填充散熱器與CPU/GPU之間肉眼不可見的空隙的，導熱係數高於空氣低於接觸面金屬。
2.硅脂導熱性能和填充料有關，單沒必要買太貴的產品。
3.塗抹硅脂的時候一定要確保均勻、無雜質、無氣泡、越薄越好。
4.養成每隔一年檢查、更換硅脂的好習慣。
下課。
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