导热硅脂的工作原理是充当微观桥梁。虽然肉眼看来半导体制冷片和铝制散热器的表面是平坦的，但它们的表面是粗糙的，并存在微观的不平整。导热硅脂的作用是取代这些不平整处所捕获的空气，确保从热源到散热器之间存在一个连续、高导热性的热量迁移路径。
核心要点 粗糙的接触表面会自然地捕获空气，而空气是热的绝缘体。导热硅脂用导电材料取代这些空气间隙，以最大限度地减少热阻，直接提高系统的电热转换效率。
看不见的屏障：表面不平整
“平坦”表面的现实
在人眼看来，半导体制冷片的陶瓷面和铝制散热器的底部看起来非常光滑。然而，在微观层面上，这些表面是布满峰谷的崎岖地形。
空气间隙问题
当您在没有界面材料的情况下将这两个刚性组件压在一起时，它们仅在最高的“峰”处发生物理接触。这样一来，“谷”中就会充满空气。
空气作为绝缘体
空气的导热性极低。这些被捕获的空气团会产生显著的热阻，充当一个屏障，将热量困在半导体制冷片内部，而不是让其散发到铝制散热器中。
导热硅脂如何解决问题
取代空气
导热硅脂被设计成粘稠且易于流动的。施加时，它会填充半导体制冷片和铝制散热器之间的微观凹槽。
创建连续路径
通过填充这些空隙，导热硅脂消除了绝缘的空气间隙。它在整个界面表面形成了一个固体、不间断的热连接。
提高传输效率
在排除了空气之后，半导体制冷片产生的热量可以在没有损失的情况下传递到铝制散热器。这种电阻的降低对于维持制冷所需的温差至关重要。
避免常见陷阱
过度使用的风险
重要的是要理解，虽然导热硅脂比空气好，但其导热性通常不如铝制散热器本身。
“厚涂层”错误
涂抹厚厚的导热硅脂实际上会阻碍性能。如果涂层太厚，它就会充当表面之间的间隔物，给系统增加自身的导热性。
理想目标
操作目标是实现尽可能薄的涂层，同时仍足以填充空气间隙。您希望实现最大的金属与陶瓷接触，仅在物理上不可能实现接触的地方才使用导热硅脂。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地提高半导体制冷系统 S 的有效性，请考虑您的应用方法：
- 如果您的主要重点是最大程度的制冷性能：施加牢固的安装压力以挤出多余的导热硅脂，确保涂层微观上很薄，并且仅填充空隙。
- 如果您的主要重点是系统安全：确保导热硅脂覆盖半导体制冷芯片的整个表面，以避免由于空气间隙引起的“热点”，这可能导致模块故障。
消除空气间隙是释放您的热管理系统全部潜力的最经济有效的步骤。
总结表：
| 特性 | 空气间隙（无导热硅脂） | 导热硅脂界面 |
|---|---|---|
| 微观接触 | 仅限于表面峰值 | 贯穿整个凹槽 |
| 导热性 | 极低（绝缘体） | 高（导电桥） |
| 热阻 | 高（热量积聚） | 低（促进传导） |
| 系统效率 | 性能下降 | 效率优化 |
| 风险因素 | 热点和模块故障 | 均匀热分布 |
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参考文献
- F. M. El-Sheikh, M. A. Al-Rajhi. Modification of a Beehive Warming System Based Upon Peltier Module. DOI: 10.21608/jssae.2024.263625.1215
本文还参考了以下技术资料 HonestBee 知识库 .