AI浪潮下,导热材料如何“热”力全开?

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作者：微信文章


近年来，AI 技术取得了突破性的进展，DeepSeek，ChatGPT等 AI 大模型的爆火，更是掀起了全球范围内的 AI 热潮。

据了解，DeepSeek-R1和DeepSeek-R1-Zero均采用专家混合架构，总参数量为6710亿，每次激活参数量为370亿，训练一次需要消耗大量的算力资源。随着 AI 大模型的不断发展，对算力的需求还在持续增长。

AI 电子设备性能不断攀升，随之而来的是日益严峻的散热问题。热量若无法及时散发，不仅会降低设备运行效率，还可能引发故障，缩短设备使用寿命。而AI与导热材料的融合，正为解决这一难题带来全新契机。



01

导热材料：AI电子设备的“散热卫士”

在 AI 散热的庞大体系中，导热材料的种类繁多，每种都有其独特的“个性”和优势。

导热硅胶片，又称为导热硅胶垫，导热矽胶片，软性导热垫等等，它的热传导率可达1.2-25.0W/mK，是专门为利用缝隙传递热量的设计方案生产，够填充缝隙，完成发热部位与散热部位间的热传递，同时还起到绝缘、减震、密封等作用，能够满足设备小型化及超薄化的设计要求，是一种较好的导热填充材料。此外，导热硅胶片还具备防火、自粘等特性，便于安装和维护，就像给散热系统加上了一层安全保障和便捷操作的“双保险”。



导热硅胶片 图源：兆科电子科技

导热硅脂是以有机硅酮为主要原料，添加耐热、导热性能优异的材料，制成的导热型有机硅脂状复合物，其导热率可达1.0-5.6W/mK。在AI设备中，导热硅脂常被用于CPU、GPU等核心部件的散热。例如，在CPU表面均匀涂抹一层导热硅脂，它能填充CPU与散热器之间微小的空隙，使热量能够更顺畅地从CPU传递到散热器，从而有效降低CPU的温度，保证其稳定运行。而且它无毒环保、高稳定性和高触变性，是电子散热中属于常见的一种导热材料。



导热硅脂 图源：中石科技

导热相变材料（PCM）是一种利用材料相变过程吸热或放热的特性进行散热的新型材料，堪称散热界的“变形金刚”。在AI设备中，当温度升高时，PCM会吸收热量并发生相变，从而降低设备温度。在常温下，它保持固态，当设备运行温度升高到一定程度，达到其相变温度时，它会转变为液态，能够极大地填充界面之间的空隙，有效排除界面间的空气，减少界面热阻，将热量传导出来。当设备处于非工作状态时，它又再次变为固态，但是保持界面的完全润湿。这种独特的相变特性，让它在散热过程中能够根据温度的变化自动调整状态，高效地完成散热任务 。



导热相变材料 图源：阿莱德



02

AI应用场景中，导热材料如何“大显身手”

数据中心：数据中心中的服务器24小时不间断运行，产生的热量巨大。AI与高性能导热材料结合的散热系统，能够根据服务器的工作负载动态调整散热方案，保证服务器始终处于最佳运行温度，提高数据处理效率，降低能耗。

新能源汽车：新能源汽车的电池和电机在运行过程中会产生大量热量，影响其性能和安全性。基于AI的智能散热管理系统，结合先进的导热材料，可实时监测电池和电机的温度，精准控制散热，延长电池寿命，提升车辆的续航里程和动力性能。

5G通信基站：5G通信设备在运行过程中会产生高热量，AI与导热材料的协同工作能够快速散发这些热量，保障通信设备的稳定运行，为5G网络的高速、稳定通信提供坚实保障。



03

展望未来：AI与导热材料的共生发展

随着AI技术的持续创新与应用领域的不断拓展，AI与导热材料之间的共生关系将愈发紧密，共同塑造科技发展的新格局。

从AI技术发展的角度来看，未来AI将朝着更高算力、更低能耗的方向发展。量子计算与AI的融合有望带来计算能力的飞跃，而这无疑会对散热提出更高的要求。届时，导热材料需要具备更高的导热效率，以应对量子芯片等新型芯片产生的巨大热量。同时，边缘计算的兴起使AI设备更加贴近用户，设备的小型化和便携性要求导热材料在有限的空间内实现更高效的散热。

而在导热材料领域，未来的发展将聚焦于材料性能的突破和应用的创新。新型材料的研发将不断取得进展，如基于纳米技术的导热材料，其纳米级的结构能够极大地提高热传导效率。同时，智能导热材料也将成为研究热点，这类材料能够根据温度的变化自动调节导热性能，实现智能化的散热管理。在应用方面，导热材料将更加广泛地应用于新兴领域，如物联网、自动驾驶等。在物联网设备中，大量的传感器和芯片需要高效的散热解决方案，导热材料将为物联网的稳定运行提供保障。在自动驾驶领域，汽车中的 AI 芯片和电子设备在复杂的工况下需要可靠的散热，导热材料将助力自动驾驶技术的发展。

AI 与导热材料的发展相辅相成，随着两者的不断创新和突破，未来将在更多领域发挥重要作用，推动科技的持续进步。

参考来源：

1.兆科电子科技官网，傲川科技官网，四川顺益官微，巨丰财经，央视财经等
2.格隆汇：导热材料：AI发展推动产业升级，国产替代崛起



目前普遍认为，开发高导热材料是解决散热问题的重要策略。同时，重视研究石墨烯、金刚石、石墨、氮化铝、氮化硼、氧化铝等材料被认为是从基础层面解决散热难题的关键所在。

在此背景下，中国粉体网将于2025年5月28日在江苏·苏州举办第二届高导热材料与应用技术大会暨导热填料技术研讨会，大会旨在为导热材料领域搭建技术交流、信息互通的沟通平台，促进导热材料行业技术与产业发展突破。

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