Grasa térmica – Grasa de CPU
La resistencia de contacto térmico se puede minimizar aplicando un líquido termoconductor llamado grasa térmica , como la grasa de la CPU, en las superficies antes de presionarse entre sí. El papel principal de la grasa térmica es eliminar los espacios o espacios de aire (que actúan como aislante térmico) del área de la interfaz para maximizar la transferencia de calor. La conductividad térmica del material intersticial y su presión son las dos propiedades que rigen su influencia en la conductancia de contacto.
En ingeniería térmica, la conductancia de contacto térmico [W / m 2 .K] o la resistencia de contacto térmico [m 2 .K / W] representa la conducción de calor entre dos cuerpos sólidos. Cuando los componentes se atornillan o se presionan juntos, también se necesita un conocimiento del rendimiento térmico de tales juntas. En estos sistemas compuestos, la caída de temperatura a través de la interfaz entre materiales puede ser apreciable. Esta caída de temperatura se caracteriza por el coeficiente de conductancia de contacto térmico , h c, que es una propiedad que indica la conductividad térmica, o la capacidad de conducir calor, entre dos cuerpos en contacto. Si bien existen bases de datos extensas sobre las propiedades térmicas de los materiales a granel, no existen bases de datos similares para contactos prensados.
La inversa de esta propiedad se denomina resistencia de contacto térmico .
La resistencia de contacto depende en gran medida de la rugosidad de la superficie . La presión que mantiene juntas las dos superficies también influye en la resistencia de contacto. Se observa que la resistencia térmica de contacto disminuye al disminuir la rugosidad de la superficie y al aumentar la presión de la interfaz. Esto se atribuye al hecho de que la superficie de contacto entre los cuerpos crece a medida que aumenta la presión de contacto. Cuando dos de esas superficies se presionan entre sí, los picos formarán un buen contacto con el material, pero los valles formarán huecos llenos de aire.. Estos huecos llenos de aire actúan como aislamiento debido a la baja conductividad térmica del aire. El número y el tamaño limitados de los puntos de contacto dan como resultado un área de contacto real que es significativamente más pequeña que el área de contacto aparente. En el caso de material compuesto metálico, que se coloca al vacío, la conducción térmica a través de los puntos de contacto es el modo principal de transferencia de calor, y la resistencia de contacto es generalmente mayor que cuando el material compuesto está en presencia de aire u otro fluido. Además, la resistencia de contacto térmico es significativa y puede dominar para buenos conductores de calor como los metales, pero puede descuidarse para los malos conductores de calor como los aislantes.
Por ejemplo:
- La conductancia de contacto térmico para placas de aluminio con una rugosidad superficial de 10 μm colocada en el aire con una presión de interfaz de 1 atm es h c = 3640 W / m 2 .K
- La conductancia de contacto térmico para placas de aluminio con una rugosidad superficial de 10 μm colocada en helio con una presión de interfaz de 1 atm es h c = 9520 W / m 2 .K
- La conductancia de contacto térmico para placas de acero inoxidable con una rugosidad de la superficie de 2.5 μm colocada en el aire con una presión de interfaz de 1 MPa es aproximadamente h c = 3000 W / m 2 .K
Referencia especial: Madhusudana, Chakravarti V., Conductancia de contacto térmico. Springer International Publishing, 2014. ISBN: 978-3-319-01276-6.
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