Десять мифов о термопасте, которые пора забыть

Вступление

Термопаста имеет жизненно важное значение, даже если многие люди не осознают, насколько она полезна.

Часто те, кто собирает компьютеры, забывают ее использовать и прикладывают радиатор непосредственно к процессору.

Функция термопасты — помогать процессору (или другим микросхемам) передавать тепло радиатору.

Без термопасты образовывались бы пузырьки воздуха.

Это ограничит прохождение тепла, даже если две части находятся в тесном контакте.

Если у вас нет термопасты, не стоит отчаиваться.

Есть много жизнеспособных и дешевых заменителей, которые легко найти, чтобы решить эту проблему.

Термопаста выполняет функцию заполнения микроскопических дефектов контактирующих поверхностей, которые неизбежно задерживают частицы воздуха (смотрите рисунок 1).

Поскольку воздух является плохим проводником тепла, процессор не охлаждается должным образом.

Рисунок 1: частицы воздуха, присутствующие в дефектах контактных поверхностей, препятствуют правильному охлаждению процессора

На рисунке 1а показано полное и идеальное сцепление двух контактных поверхностей (ЦП и радиатора).

А на рисунке 1б показана реальная адгезия.

Две поверхности не идеально гладкие, поскольку микроскопические дефекты содержат воздух (голубые пузырьки), которые не позволяют теплу выходить наружу.

Недостатки были намеренно изображены в большем размере, чтобы дать представление.

Эксперимент: что будет, если поиграть на процессоре без термопасты

Алюминиевая пудра

Другим решением для использования в качестве термопасты является смешивание очень мелкого гладкого алюминиевого порошка с вазелиновым маслом.

Смесь необходимо перемешивать не менее 10 минут, чтобы избежать появления небольших пузырьков воздуха.

Порошок можно получить в домашних условиях путем истирания куска алюминия или купить в специализированных магазинах.

Вазелиновое масло имеет высокую температуру кипения (более 280°C) и не очень летучее.

Алюминий не окисляется при погружении в масло.

В экстренном случае

Основная задача термопасты — создать тепловой мост между процессором (и другими интегральными схемами и цепями питания) и радиатором.

Между двумя гранями неизбежно остаются небольшие пустые пространства.

Они не пустые, а наполненные воздухом, который является плохим проводником тепла.

При наличии пузырьков воздуха работа радиатора бесполезна.

Микродефекты необходимо заполнить термопастой, чтобы удалить эти пузырьки воздуха.

При необходимости его можно заменить другими маслянистыми веществами, которые легко найти в домашних условиях.

Целесообразно сказать, что предлагаемые решения действуют в течение нескольких часов или дней.

Поэтому необходимо как можно скорее нанести коммерческую термопасту.

Время распада альтернативных продуктов чрезвычайно короткое и через несколько часов работы они могут испариться и больше не давать желаемого результата.

Давайте рассмотрим еще несколько интересных примеров.

Для тех, кто хочет углубиться в эксперименты, хорошей идеей может быть создание теплового устройства, имитирующего температуру процессора, с использованием нагревательной пластины и подходящего радиатора.

Температуру можно было определять с помощью датчиков или тепловизора.

Десять мифов о термопасте, которые пора забыть

Продолжаем нашу серию мифов про компьютеры (в которой уже с десяток частей, включая легенды о процессорах, материнских платах, видеокартах, оперативной памяти и даже Wi-Fi). И сегодня затронем такой немаловажный компонент ПК, как термопаста, она же термопластичный интерфейс или «хладомазь». Ну и начнем с классики:

Миф №1. Термопасту нужно наносить только крестиком, звездочкой или точкой. И как можно больше.

От рисования пентаграмм на крышке процессора вы его температуру не снизите. Вспомним, для чего нужна термопаста: что подошва радиатора, что крышка процессора не идеально ровные, в них есть небольшие «овраги», где скапливается воздух — а он далеко не лучший проводник тепла. Поэтому и нужна термопаста: она заполняет эти пустоты и улучшает теплообмен. При этом нужно помнить, что коэффициент теплопроводности даже у лучших хладомазей ощутимо меньше, чем у алюминия или меди.

Какие из этого можно сделать выводы? Наносить термопасту нужно так, чтобы она полностью покрыла крышку процессора, иначе останутся полости с воздухом. При этом ее слой должен быть как можно тоньше, иначе ее относительно низкий коэффициент теплопроводности будет только мешать. Очевидно, что различные художества на крышке процессора могут оставить после себя пустоты, да и выдавливание целого тюбика хорошему теплоотводу тоже не поможет. Поэтому капаем термопасту в центр крышки, размазываем тонким слоем и прижимаем кулером. Все.

Хорошо видно, что точки в центре не хватает — края процессора остаются без термопасты.

Миф №2. Использование хорошей термопасты позволит сэкономить на кулере.

Важно понимать, что термопаста не рассеивает тепло — она просто передает его от процессора к радиатору и не более того. Да, дешевая термопаста может делать это не эффективно, тем самым вызывая повышенный нагрев CPU. Но если не справляется кулер, хорошая термопаста здесь никак не поможет: она свою работу сделает и тепло передаст, только вот рассеять его система охлаждения не сможет, что и приведет к повышенному нагреву и даже троттлингу процессора.

Миф №3. Без термопасты процессор моментально перегреется.

Разумеется нет. Конечно, теплообмен между крышкой процессора и радиатором без термопасты станет хуже, но не забываем, что обе эти поверхности шлифуются, временами до зеркальности, то есть прямой контакт между ними будет хорошим. Поэтому как минимум запустить ПК и посидеть в интернете вы без проблем сможете и без термопасты на CPU. Да, если у вас горячий быстрый процессор, то в играх и рабочих задачах могут быть проблемы с нагревом, но все же если по какой-то причине у вас под рукой нет термопасты, вы все еще сможете использовать компьютер для базовых задач и без нее.

Основания современных кулеров нередко отполированы до блеска, так что «овражков» там практически нет.

Миф №4. Под рукой нет термопасты? Майонез тоже подойдет.

А вот это уже достаточно опасный миф, который, кстати, сработает. Почему? Да потому что большинство привычных нам гелеобразных субстанций имеют теплопроводности куда выше, чем у воздуха, поэтому температура CPU с майонезом будет ниже, чем вообще без всего. Означает ли это, что та же зубная паста может заменить хотя бы дешевую термопасту?

Увы — нет. Она, как и тот же майонез, имеет в составе воду, которая достаточно быстро испарится. К тому же они не рассчитаны на использование при 70-80 градусах по Цельсию. В итоге скорее всего меньше чем через час такая импровизированная хладомазь высохнет, температура CPU вырастет, и вам придется снова снимать охлаждение, чтобы отскоблить с радиатора и крышки процессора сухие остатки и нанести уже нормальную термопасту.

Миф №5. Чем выше заявленная теплопроводность термопасты, тем ниже будет температура процессора.

С точки зрения физики так и должно быть — но, если вы посмотрите тесты термопаст, то в большинстве своем будут выделяться только совсем дешевые графитовые смазки типа КПТ-8, более-менее качественные термопасты будут различаться по конечной температуре CPU всего на пару-тройку градусов.

Даже в случае с горячим CPU под разгоном большой разницы между термопастами нет.

Почему так? Да потому что термопаста далеко не всегда является узким местом в системе. Представьте себе шлюз на реке: если он будет узким, то вода будет накапливаться. Если он будет по ширине как река — очевидно, вода будет спокойно течь. И если он будет шире реки — вода опять же будет без проблем течь. И вот термопаста играет роль такого шлюза, а река — это тепловой поток от процессора.

И нередко оказывается, что даже недорогой термопасты с не самой высокой теплопроводностью хватает, чтобы «переправить» все тепло от крышки процессора к радиатору, поэтому эффект от более качественных термопаст оказывается буквально на уровне погрешности.

Миф №6. Термопасты — каменный век, лучше жидкого металла ничего нет.

Жидкий металл — это не метафора, это действительно расплав. Просто мы привыкли видеть металлы в жидком состоянии лишь при огромных температурах, однако, например, смесь галия и индия (основных компонентов жидкого металла) находится в жидком состоянии и при привычных для нас 20 градусах по Цельсию. При этом, разумеется, его теплопроводность оказывается в разы выше, чем у традиционных термопаст, так как все же это полноценный металл.

Получается, что хладомази больше не нужны? Вовсе нет. Во-первых, смотрим миф выше — если между обычными термопастами разницы нередко не бывает, то эффект от жидкого металла на крышке CPU будет минимален. Во-вторых, стоит помнить, что, в отличие от инертных термопаст, жидкий металл не только химически активен, но еще и отлично проводит ток. Случайная капля этого расплава на материнской плате может ее убить, а алюминиевый радиатор вообще за сутки превратится в труху. Это же касается и меди — через год на ней от жидкого металла образуется черный налет, который плохо проводит тепло.

Жидкий металл выглядит, конечно, красиво, но алюминий превращает в труху за несколько часов.

Поэтому использовать жидкий металл в ПК стоит только на никелированных поверхностях и в тех местах, где тепловой поток настолько интенсивен, что обычные термопасты не справляются — например, под крышкой процессора, где нужно нередко передать сотню-другую ватт тепла с миниатюрного кристалла.

Миф №7. Термопасту нужно менять при каждой чистке компьютера.

Очередной достаточно массовый бесполезный совет. Менять термопасту нужно только тогда, когда температура на процессоре выросла, а чистка кулера не помогает. И для большинства современных термопаст это происходит спустя 3-5 лет после нанесения, для качественных хладомазей и того больше. Нет смысла в профилактической замене термопасты раз в год — никакого положительного эффекта от этого вы не заметите. 

Миф №8. Если термопаста густая и плохо мажется — она старая и ее использовать ее нельзя.

Термопаста — это всего лишь разведенный в масле или геле металлический порошок, поэтому консистенции у разных производителей могут быть абсолютно различными. На конечные свойства это никак не влияет — правильно нанесенная на крышку CPU густая термопаста также будет отлично работать, возможно даже лучше более жидких аналогов, так как текучесть обеспечивают как раз органические гели, которые не очень хорошо проводят тепло.

Миф №9. Термопаста в комплекте с кулером всегда плохого качества и использовать ее не стоит.

Ага, особенно если она идет вместе с «башнями» от Be Quiet! или Noctua. На деле обычно теплопроводные свойства комплектной термопасты производители подбирают так, чтобы она «раскрывала потенциал» кулера. Поэтому, очевидно, не стоит ждать Arctic MX-4 в комплекте к дешевому Deepcool, но, с другой стороны, там она просто не нужна — такой кулер будет ставиться лишь в пару к холодным Core i3 или Ryzen 3.

Вместе с топовыми «башнями» частенько также кладут отличную термопасту.

С другой стороны, вместе с дорогими мощными кулерами в комплекте идет очень качественная термопаста: например, в случае с Noctua это NT-H1, которая по своим качествам входит в топ лучших хладомазей и отдельно стоит нередко под тысячу рублей за 4-граммовый шприц. Поэтому если в комплекте к вашему кулеру идет термопаста — смысла покупать другую нет.

Миф №10. Термопасты можно мешать.

Нередко бывает так, что нужно, например, заменить процессор, и многие ленятся до конца стирать старую термопасту с подошвы радиатора — дескать, все равно они все из одной бочки наливаются. Однако так делать не стоит. Видели когда-нибудь лавовую лампу? Смесь из двух термопаст вполне может сделать ее аналог, то есть дополнительный раздел сред. Очевидно, способствовать передаче тепла это точно не будет, поэтому не ленимся убирать остатки старой термопасты. 

Знаете еще какие-нибудь мифы о термопастах? Делитесь ими в комментариях.

Другие решения

Пробные решения бесконечны, и энтузиаст химии может найти систему для приготовления термопасты для экстренной помощи.

Вот некоторые другие возможные идеи, которые возможно попробовать на старом процессоре.

Некоторые вещества, хотя и обладают термической и электронной активностью, могут сохраняться в течение короткого времени при высоких температурах, поэтому их распад происходит умеренно быстро.

Вот некоторые продукты, к которым можно получить доступ, по отдельности или в смеси:

• Американский сыр;
• Желтый сыр;
• Воск для волос;
• Увлажняющий крем;
• Масло;
• Банан;
• Карта;
• Клей для зубных протезов;
• Сырный спред.

Кетчуп и горчица также обладают очень интересным термическим коэффициентом.

К сожалению, оба продукта распадаются примерно за 24-48 часов.

Сливочное масло и увлажняющий крем также являются отличными краткосрочными решениями, но они тают через несколько минут.

Возможное попадание масла на схемы также может представлять опасность для материнской платы и электронных схем, расположенных в непосредственной близости.

Зубная паста

Зубная паста также является отличной заменой термопасте.

Ее структура разрушается через несколько дней, особенно при высоких рабочих температурах.

Также можно добавить немного вазелина в следующих пропорциях:

1. Зубная паста: 80 процентов;
2. Вазелин: 20 процентов.

Вазелиновая смазка предотвращает высыхание зубной пасты.

Смесь необходимо перемешивать не менее пяти (5) минут (смотрите рисунок 5).

Наполните шприц полученной смесью, равномерно нажмите, чтобы нанести тонкий слой на процессор (или даже на радиатор со стороны контактов).

В теории проработает 3-4 месяца, но лучше держать ситуацию под контролем и менять каждые 15-30 дней.

В момент ее удаления на металле могут появиться небольшие пятна.

Однако эти пятна можно удалить с помощью небольшого количества 90-процентного спирта и ваты.

Затем пасту можно наносить снова.

Не все виды зубных паст подходят для этой цели.

Некоторые виды зубной пасты имеют более высокую теплопроводность, чем другие.

Эта категория продуктов слишком обширна, чтобы ее можно было обобщать.

Следовательно, его следует применять в индивидуальном порядке.

Использование зубной пасты в качестве заменителя — это решение, которое оставляет микроотверстия полными воздуха, поэтому оно не подходит.

Основными характеристиками зубной пасты, которые необходимо соблюдать, могут быть следующие:

• Прочность сцепления с металлическими поверхностями;
• Консистенция при различных температурах;
• Полезное время работы до истечения срока его действия;
• Возможность заполнения дефектов микро поверхности;
• Электрическая изоляция.

Можно нанести новую пасту, используя старую кредитную карту в качестве кисти, чтобы равномерно распределить смесь.

Рисунок 5: термопаста на основе зубной пасты и силиконовой смазки

Крем от опрелостей

Этот вид крема содержит много оксида цинка, который является основным компонентом коммерческой термопасты.

Вы можете нанести тонкий слой на радиатор, и он без проблем проработает 5-6 месяцев.

Перед тем, как намазывать новую смесь, тщательно очистите поверхность процессора спиртом.

Крем с какао и лесным орехом

Спреды из какао и фундука благодаря своей мягкой консистенции идеально подходят для приготовления настоящей термопасты (смотрите рисунок 4).

Помните, что их использование не должно превышать 2-3 дней.

Некоторые «нагрузочные» тесты продолжительностью около 15 минут показали функционирование этих паст.

В течение всего времени работы процессор сохранял низкую температуру (в режиме ожидания около 31°C и в режиме «под нагрузкой» около 40°C).

Рисунок 4: какао и паста из лесных орехов — временная замена термопасте

Процессор без термопасты

Важно понимать одно:

При достижении критической температуре — срабатывает защита троттлинг, при которой начинается пропуск тактов, снижается нагрев за счет снижения производительности.

Данный тип защиты присутствует во всех современных моделях Intel/AMD. Поэтому если запустить ПК без термопасты — данная защита очень быстро активируется.

Итак, теперь примерно что будет, если запустить процессор без термопасты:

1. Включение ПК. Обычное включение, начинают работать вентиляторы, ПК запускается.
2. Температура проца сразу становится высокой, так как после включения ПК обычно процессор нагружается (но кратковременно). Потом, после загрузки Windows — нагрузка снижается.
3. Рост температуры может привести к тому, что ПК может вообще не успеть загрузиться — выключится до загрузки. Зависит от настроек BIOS, а также от материнской платы. Просто при вкл температура — высока, далее — приближается к критической, при которой активируется троттлинг.
4. Второй вариант — загрузка продолжится, но сработает защита проца — он начнет очень медленно работать. Но температура будет оставаться высокой, но просто не критической.
5. Высокий нагрев процессора влечет за собой другие минусы — начнет греться сокет платы, система питания (VRM), в корпус компьютера будет выделяться много тепла. Все это — негативные моменты, которые точно не увеличат срок службы всех компонентов ПК.

Термопаста

Термопаста — это плотный составной материал, используемый для улучшения теплового контакта между электронными компонентами и радиаторами (рисунок 2).

Его использование необходимо на процессорах, поскольку они являются очень неэффективными компонентами и рассеивают много энергии в виде неиспользуемого тепла.

Термопаста создана из оксида цинка и силикона.

Она обладает высокой теплопроводностью.

Также есть изделия с жидким металлом, которые обладают более высокой теплопроводностью.

Рисунок 2: паста снижает термическое сопротивление и заполняет микродефекты

Цель состоит в том, чтобы отвести тепло процессора и передать его окружающему воздуху через металлический радиатор.

Для этого между процессором и радиатором должно быть минимальное тепловое сопротивление.

На рисунке 3 показано моделирование конвективного и не конвективного охлаждения.

Рисунок 3: некоторое тепловое моделирование

Выводы

В сети можно найти множество альтернатив термопасте.

Самодельные методы аннулируют гарантию на процессор.

Нет причин сжигать микропроцессор, так как стоимость коммерческой трубки с термопастой составляет менее 10 долларов, и этого достаточно для нескольких нанесений.

Однако главным фактором успеха всегда является правильное охлаждение системы.

Если нет, вам нужно добавить более качественный и эффективный радиатор.

Также должна быть обеспечена вентиляция компонентов за счет постоянного упругого потока воздуха.

В случае крайней необходимости зубная паста или воск для волос пригодятся в качестве временного решения.

Когда придет время нанести настоящую термопасту, вам нужно удалить старую засохшую пасту канцелярским ножом и протереть две контактные поверхности спиртом и ватой и, наконец, удалить излишки экстракта.

Настоящая коммерческая термопаста тоже сохнет, и ее нужно периодически наносить повторно.

Эти приемы можно использовать экспериментально на старом компьютере, не очень важном.

Они могут обеспечить автономность и приличное рассеивание энергии в течение нескольких дней.

В любом случае новые материнские платы и ЦП имеют адекватную защиту от перегрева, так что ненормальная ситуация немедленно блокируется системой путем отключения цепей.

Наконец, тем, кто любит разгон процессора, предложенные выше методы не рекомендуются.

Заключение

Если запустить процессор без термопасты, то есть несколько сценариев:

• ПК не успеет загрузить операционку, как сразу выключится из-за перегрева (сработает защита).
• ПК успеет загрузить Windows, но работать будет страшно медленно, так как процессор будет специально снижать производительность, чтобы снизить критическую температуру.

Надеюсь информация помогла. Удачи.