行业动态

一、主要用途（液冷场景）

1. 均热片（石墨导热膜，最主流，AI 液冷服务器 GPU/CPU）

· 放在芯片与冷板之间、或者冷板表面，横向摊平热点，解决芯片中心高热流、冷板局部过热问题；配合导热垫片做垂直传热，石墨负责 XY 方向扩热

· 天然石墨膜：800–1200 W/m・K，性价比方案；人工（PI 烧结）石墨膜：1500–2000 W/m・K，高端算力、高负载长期运行

· 特点：超薄（17~100μm）、可模切、轻量化；不能单独承担垂直导热

2. 柔性膨胀石墨垫片（TIM 界面垫片 + 密封二合一）

· 冷板法兰、流道盖板、接头密封 + 辅助导热，替代橡胶垫、部分硅垫片；填充界面间隙，耐冷却液、无硅油析出，避免液冷回路被硅油污染堵塞微通道

· 可做压缩回弹垫片；适合浸没液冷、单相水冷、氟化液液冷

3. 等静压高纯石墨（石墨热沉 / 冷板基材、高温液冷、特种工况）

· 独立石墨冷板、微通道石墨热沉、高温介质换热（高温油、熔盐液冷）；不适合普通水冷微通道（孔隙问题，必须浸渍封孔）

· 也用于液冷泵石墨轴承：自润滑、耐磨、耐冷却液腐蚀，电子水泵 / 浸没泵常用

4. 石墨复合散热板（石墨 + 铝 / 铜三明治、石墨碳碳复合）

· 兼顾金属 Z 向导热 + 石墨超高面内均热，轻量化，用于大功率功率器件液冷、储能 PCS、车载液冷，降低重量同时控热点

5. 辅助屏蔽与绝缘导热

· 同时导热 + EMI 屏蔽，高密度液冷机箱内部隔离件

✅ 一句话分工：石墨膜 = 均热摊热点；膨胀石墨 = 密封 + 界面 TIM；等静压石墨 = 高温热沉 / 泵轴承；石墨复合 = 结构件一体化散热

二、选材要点（分维度）

1. 导热性能（最关键，区分 XY/Z 向）

· 石墨膜（人工）：XY 1200–2000 W/mK，Z 向仅 15–40 W/mK；不能指望石墨垂直传热，Z 向靠导热垫 / 焊层

· 膨胀石墨垫片：XY 200–400 W/mK，Z 向很低，优先看压缩回弹而不是单纯导热

· 等静压石墨：各向同性更好，一般 80–200 W/mK，适合做换热基体

仿真时必须输入正交各向异性导热系数，直接用单一导热系数会严重高估散热

2. 纯度、灰分、杂质（液冷回路重点）

· 水冷 / 氟化液浸没液冷：灰分越低越好，高纯石墨灰分＜200ppm；杂质析出会堵塞微通道、腐蚀流道、污染冷却液

· 膨胀石墨垫片：优先选无硫、无粘结剂析出牌号；含胶多的垫片长期浸泡容易溶胀、掉渣污染回路

3. 耐介质兼容性（冷却液匹配）

· 纯水、去离子水：普通膨胀石墨可用；但多孔石墨基材必须树脂 / 呋喃浸渍封孔，防止吸水、渗水、离子析出

· 氟化液（3M Novec 等浸没液）：优先 PTFE 浸渍柔性石墨，普通膨胀石墨长期浸泡会溶胀、分层

· 乙二醇防冻液、高温导热油：大部分石墨稳定；避免含橡胶粘合剂复合石墨

· 禁忌：普通石墨不能直接做开放式水冷流道内壁，孔隙会渗漏、析出离子

4. 致密性、孔隙率、掉粉控制

· 石墨膜：表面 PET/PI 覆膜，防掉粉，直接接触芯片、PCB 必须覆膜；裸石墨粉会短路电路板

· 等静压石墨做冷板：开口孔隙率＜1%，浸渍树脂；孔隙高 = 渗漏 + 介质吸附

· 膨胀石墨垫片：控制密度 0.8–1.3 g/cm³；密度太低掉粉严重，太高压缩回弹不足，密封失效

5. 力学、压缩回弹、热稳定性

· 密封垫片：压缩率 25–40%，回弹率≥15%，蠕变松弛小；液冷冷热循环（-40~120℃）不能永久塑性塌陷

· 石墨膜：弯折次数、抗拉；多层复合石墨比单层厚膜界面热阻高，高端尽量单层厚石墨

· CTE（热膨胀）：石墨 CTE 极低，和铜铝差异大，冷板装配要考虑热失配，避免循环后界面脱开

6. 耐温、氧化边界

· 惰性 / 浸没环境：石墨可到上千℃

· 空气有氧环境：＞450℃开始氧化；普通服务器液冷（≤85℃）完全无压力

· 高温液冷（＞200℃）必须抗氧化浸渍处理

7. 成本与工艺适配

· 大批量 AI 服务器均热：优先天然石墨膜降本；单卡超高热流、长寿命：人工石墨膜

· 密封：膨胀石墨垫片；高温特种液冷热沉：等静压石墨（加工成本高、CNC 加工）

三、选型速查表

表格

四、液冷石墨选型避坑（工程高频问题）

1. ❌ 拿石墨膜当垂直导热 TIM：热阻反而变大，热点下不去；石墨只摊热，垂直传热交给导热垫 / 焊料

2. ❌ 裸石墨直接接触 PCB、芯片：掉粉造成短路，必须覆膜或背胶保护

3. ❌ 未浸渍多孔石墨直接做水冷流道：渗水、离子析出、冷却液发黑堵塞微通道

4. ❌ 用含橡胶复合石墨垫片长期泡氟化液：溶胀、分层、漏液

5. ❌ 冷热循环大工况用回弹差的石墨密封垫：蠕变后冷板漏水