浅谈散热风扇?毫厘间的材料变革研究，差之毫厘谬以千里就是因为有一个时间放大效应
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|本内容来自@WHAT IS WORTH BUYING APP，观点仅代表作者个人观点| 作者：WittmanARC “PBT”、“玻璃纤维”、“液晶聚合物”、“LCP材料”……这些神秘的材料术语令人困惑。而当它出现在粉丝介绍中时，总是伴随着“工业级高强度”之类的赞美之词。
所谓“工业级高强度”字面意思是否就是能够抵抗风扇冲击、不易被外力损坏呢？您了解每种材料的特性和优点吗？而哪种风扇材料的综合性能最好呢？在本文中，我们将首先讨论风扇材料的特性以及每种材料的好处。我希望这能消除您的疑虑。要讨论材料对风扇性能的影响，首先要从框与扇叶之间的小间隙说起……
顾名思义，“框叶间距”或“叶尖间隙”是指风扇叶片末端与内框之间的距离。这对风扇性能产生重大影响，有时甚至超出风扇叶片本身。叶框间距起决定性作用的因素就隐藏在“框”与“叶”之间。当风扇旋转时，气流通过风扇框和风扇叶片之间的小间隙泄漏。这些泄漏的气流会在附近产生涡流，从而导致所谓的“尖端泄漏”。
图片来源：AutoAero 涡流产生于扇叶尖端，而在我们使用的散热风扇中，扇叶尖端的线速度最高，对性能影响最大。当漏风增加时，会产生涡流，从而降低风扇效率并产生越来越大的噪音。 “一失足成千里之差。”一位关注者表示，如果散热器与冷散热器之间的距离减少0.1毫米，CPU温度就会下降1-2摄氏度。框架到叶子间距的重要性是显而易见的。因此，以性能为导向的风扇通常会不遗余力地压缩叶片到框架的间距。
然而，由于材料性能的限制，压缩叶框间距面临着相当大的困难，甚至可能有些“无用”。
叶片框架间距挑战在高速运转时，风扇叶片的末端会受到很大的离心力。扇叶的直径会稍大一些，扇叶与扇框之间的间隙会更窄。风扇转速越高，离心力的影响越明显。这种变化的影响非常微妙，通常小于1 毫米，但常常被用户忽略。但对于风扇设计来说，这是一个很大的挑战。
如果扇叶的变形量大于框扇叶间的距离，扇叶与扇框之间就会产生划痕，造成严重的“扫室”现象。扫地产生的噪音非常烦人，让我彻夜难眠。它还可能对风扇叶片和风扇框造成严重损坏，这可能意味着风扇的使用寿命结束。增加风扇速度必然会增加离心力。高速时，变形增大，扇框与扇叶之间的距离减小。为防止扇叶与扇框碰撞，必须稍微增大框扇叶片间隙。这会影响低速时的风扇性能。另外，热塑性塑料制成的风扇叶片如果长年累月反复变形，会因离心力而发生“蠕变变形”，框与叶片之间的距离会随着时间的推移而逐渐缩小。另一方面，采用PBT材料制成的12cm风扇，在使用几年后，叶轮直径可能会发生约0.2mm的变化。
框架和叶片之间的距离越小，风扇叶片上残留的蠕变和变形就越少。为了避免灾难性的“孔扫过”情况，在风扇设计阶段必须考虑上述所有因素。这对性能影响较大，但由于材料能力的原因，各品牌风扇的扇叶框间距仍然维持在1-2毫米左右。解决问题的关键在于寻找超越传统材料的材料。
材料破坏者：金属是最常见的材料之一，是制造高速风扇叶片的理想材料：与存在老化和蠕变等问题的PBT 塑料不同，金属风扇叶片的刚性要高得多，并且具有出色的耐用性。而且更耐用。金属风扇最广为人知的用途是笔记本电脑。由于材料的优势，可以轻松制造50多个薄且复杂弯曲的风扇叶片，同时可以轻松达到5000RPM以上的转速。宏碁在其高端游戏笔记本电脑中使用金属风扇叶片作为标志性技术，性能优势显而易见。
但宏碁的Blade 粉丝在将金属从笔记本电脑过渡到台式机的过程中遇到了�**＝鹗舴缟纫镀梢愿。⑶揖哂兴芰夏岩云ヅ涞拇罅糠缟纫镀率挡⒎侨绱恕３Ъ腋矣谔岣咚俣取Ｈ绻桓龃笥�10厘米的金属物体高速旋转并出现在外壳内部，那称其为“绞肉机”岂不是比“散热风扇”更合适？
彩荣“绞肉机” 就此而言，彩荣“绞肉机”名副其实：一把14厘米的金属风扇。多达13片铝制扇叶，每片扇叶厚度小于1.0mm，扇叶与轴采用反扣方式连接。这款风扇的最高转速“仅”1600RPM，甚至比当今的一些塑料风扇还高。尽管如此，Caerong还是应该配备防护网。顾名思义，您不希望任何人意外触摸它。 ”肉末“机”。
此外，金属风扇叶片增加了转子重量和驱动电机要求。 1600 rpm 的“绞肉机”电流高达0.45A，将塑料12cm 风扇推至近4000 rpm。在低速时，现有的塑料风扇叶片无法完全减小框架与叶片之间的距离。此外，除了性能之外，安全性也是一个重要因素。没有人愿意将更强大的金属风扇叶片推至高转速。这种额外的力量意味着什么？人们开始寻找更好的替代品。时至今日，一些制造商如Thermaltake仍在继续开发带有金属扇叶的散热产品，但它们不再是为终极性能而设计的。
玻璃纤维+传统塑料受益于玻璃纤维的强大性能，为了获得更大的强度，玻璃纤维经常与塑料混合形成各种复合材料。玻璃纤维复合材料也经常被选择用于可靠性和性能非常重要的工业领域的高端产品。著名的“温柔台风”采用的是“PBT+GF30”复合材料。在传统的PBT材料中添加玻璃纤维，使风扇叶片的强度得到显着提高。因此，即使在转速超过2000 RPM 的情况下，Gentle Typhoon 也能够将框架到叶片的距离减少到前所未有的1 毫米或更小。
温和台风的框架与叶片之间的间隙极小，框架与叶片之间更小的间隙提供了前所未有的性能，强度也得到了显着提升。为了确保耐用性，玻璃纤维风扇叶片在暴露于自然环境时不会移动。当然，玻璃纤维复合材料也有其弱点。由玻璃纤维复合材料制成的风扇叶片通常不能传输光。不透明的玻璃纤维复合材料风扇叶片与现代机箱的彩色ARGB 背景显得格格不入。其独特的表面纹理可能会被误认为是表面污垢。台达AK-12B采用玻璃纤维材质。差评中，不少用户不喜欢“扇叶的工艺缺陷”，但这并不是制造错误，而实际上是玻纤复合材料的独特质感。
当然，在绝对性能面前，外观因素影响不大。真正的问题发生在风扇叶片的微小振动上。与日常生活中的大多数物体一样，风扇叶片也有自己的固有频率并且可以产生共振。尽管这些振动的幅度很小，但它们会显着影响人耳感知的噪声，并可能导致严重的噪声。复合材料坚固且允许极小的框架到叶片间距，但传统塑料的局限性也使振动问题更加严重。 “温柔台风”的风扇叶片中可以清晰地听到共鸣声。为此，追求无限极限的人们开始寻找更好的材料。
玻璃纤维+液晶聚合物在开发新一代散热风扇的过程中，Noctua将其技术重点放在减少框架和叶片之间的距离上。 Noctua 的上一代产品NF-F12 的框架和叶子之间的间隙约为2 毫米，但这次我们决定更进一步。一种新型聚合物LCP（液晶聚合物）具有远远超过传统塑料的性能。在一种名为“Sterrox”的LCP材料的帮助下，Noctua成功地将其新一代风扇的框叶间距缩小至0.5毫米，最终的增益远远超过了框叶间距本身。
Owl解释LCP的材料它是一种新材料，不仅坚固而且具有声学特性。无数竞争对手“抄袭扇叶”，但没有一个能比得上隐藏在材料中的性能。使用LCP材料作为风扇叶片的材料，不仅可以减少框架叶片之间的距离，强度非常高，而且可以更快地抑制振动噪音。 LCP 风扇噪音通常比传统塑料更适合人耳。
与PBT+GF30相比，LCP可以更有效地抑制噪音，但自然，作为一种新材料，LCP的性能是以牺牲价格为代价的。据Noctua介绍，LCP的材料成本约为PBT的四倍!但更低的噪音和更强的性能让它值得。最终的技术成果就是我们所知的Noctua A12X25。过去，LCP材料只是高速工业风扇专用的技术。自从Owl率先为消费级LCP风扇敲响警钟以来，越来越多的制造商意识到了这种材料的整体优势，新产品不断上市。
PBT+GF30（左）和LCP 风扇（右）的比较显示框架和叶片间距更远。如今，你可以买到Storm Chaser T30、Noctua A12X25等先进开发的LCP风扇，这些都是市场上的高端甚至旗舰产品。微星P12 和TT TOUGHFAN 等假冒产品也曾出现过。尽管这些厂商缺乏先进的研发能力，但他们正在尝试利用这种新材料进行“过弯”。与猫头鹰的“高空碰撞”背后，是无数“散热新势力”的缩影。
P.S.相信未来会有更多的LCP产品出现在市场上。新一代材料“液晶聚合物”前景光明，技术进步将把人类进一步推向散热极限。扇叶框之间的微小间隙是工程师无数努力的成果，风扇每一分钟的性能都由它决定。本文到此结束。如果您对本文内容或购买粉丝有任何疑问，请随时联系我们。
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