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Warum wird für Kühlkörper Aluminium statt Kupfer verwendet?

Zu den thermischen Eigenschaften von Metallschaum zählen Schmelzpunkt, spezifische Wärmekapazität, Wärmeausdehnungskoeffizient, Wärmeleitfähigkeit, Temperaturleitfähigkeit, Wärmestrahlung und Wärmeschockbeständigkeit. Einige dieser Eigenschaften sind mit denen des Matrixmaterials identisch, während andere eng mit der Porosität, dem Porentyp und der Porengröße zusammenhängen.
Materialien mit guter Wärmeleitfähigkeit neigen dazu, Wärme schnell aufzunehmen und schnell abzuleiten. Wenn bestimmte Systeme während des Betriebs eine hohe Wärmeaufnahme oder -ableitung erfordern, werden Materialien mit guter Wärmeleitfähigkeit ausgewählt. Reine Metalle wie Silber, Kupfer, Aluminium, Wolfram, Magnesium und andere Materialien weisen eine höhere Wärmeleitfähigkeit auf, während Legierungen im Allgemeinen eine schlechtere Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Kupferkühlkörper weisen unter den Industriemetallen die beste Wärmeleitfähigkeit auf.

Kupferschaum

Warum bestehen die Kühlkörper dann meist aus Aluminium und nicht aus Kupfer?
Es stimmt auch, dass Kupfer Wärme sehr gut leitet, da es eine deutlich höhere Wärmeleitfähigkeit als Aluminium aufweist. Die Wärmeableitungskapazität eines Heizkörpers hängt jedoch nicht nur von der Wärmeleitfähigkeit des Materials ab, sondern auch von der Wärmeableitungsfläche, der Form des Heizkörpers und den Luftströmungsbedingungen.
Unabhängig davon, wie gering die spezifische Wärmekapazität von Kupfer ist, muss die spezifische Wärmekapazität von Kupfer niedriger sein, da seine Temperatur schneller steigt und die Wärme leichter abgeführt werden kann. Die Dichte von Kupfer ist jedoch 3,3-mal so hoch wie die von Aluminium. Der Heizkörper ist ein Produkt der Größe und kann nicht unbegrenzt vergrößert werden. Dann ist das Gewicht von Kupfer bei gleichem Volumen größer.
Aufgrund vieler Faktoren sind Kupferheizkörper oft mehr als 400 % teurer als Aluminiumheizkörper, aber preislich gesehen kann der Markt keine viermal so teuren Kupferheizkörper akzeptieren.
Gibt es also ein Material, das die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer aufweisen kann, dessen Volumen und Gewicht jedoch mit denen von Aluminium vergleichbar sind?
Geschäumtes Kupfer könnte ein neues, bemerkenswertes Material sein, da es viele verbundene und unverbundene Poren aufweist, die gleichmäßig in der Kupfermatrix verteilt sind. Geschäumtes Kupfer weist eine gute elektrische Leitfähigkeit und Duktilität auf und zeichnet sich durch niedrige Herstellungskosten und eine gute elektrische Leitfähigkeit aus.


Veröffentlichungszeit: 18. Oktober 2022