• 正文
  • 相关推荐
申请入驻 产业图谱

液冷系统里的「橡胶密码」:为什么说它是刚需?

05/02 10:25
1904
加入交流群
扫码加入
获取工程师必备礼包
参与热点资讯讨论

随着数字技术的创新迭代与规模化应用,算力需求呈爆发式增长,推动数据中心能耗以指数级速度攀升。在全球可持续发展目标、中国"双碳"战略及新型数据中心建设规范的政策导向下,数据中心制冷技术正经历革命性变革——液冷技术成为行业主流选择,其高效散热能力成为破解高密度算力能耗难题的关键方案。

在液冷技术的实际应用中,一种看似普通的工业材料——橡胶材料,正扮演着不可或缺的角色。作为液冷系统管路连接、密封、减震的核心组件,橡胶材料的性能直接决定了系统的稳定性、可靠性与使用寿命。从冷却液的防泄漏密封,到设备运行中的振动缓冲,再到复杂环境下的耐腐蚀性保障,橡胶材料以其独特的物理特性,成为科技设备稳定运行的「刚需」保障。

一、密封保障,滴水不漏

液冷系统的头等大事是防泄漏。冷却液一旦渗漏,轻则设备停机,重则引发短路风险。橡胶凭借天生的弹性与柔韧性,能紧密贴合接口缝隙,三元乙丙橡胶(EPDM)密封圈就是典型代表,据相关测试表明,采用优质EPDM密封圈的液冷系统,其密封可靠性高达99%以上,大大降低了冷却液泄漏的风险。在数据中心的精密液冷管道中,橡胶密封件的误差精度控制在0.01毫米级,比头发丝还细。

二、耐腐抗蚀,稳定担当

液冷系统中的冷却液,种类繁多,成分复杂,有的是水性介质,有的则是氟碳类化合物,它们在发挥冷却作用的同时,也对与之接触的材料发起了“化学挑战”。橡胶材料,凭借着自身强大的耐腐蚀能力,在这场“化学战争”中屹立不倒。

以氟橡胶(FKM)为例,其对各种化学物质都有着出色的抵抗能力,由氟橡胶制成的密封件和管道能够与这些冷却液和谐共处,长时间稳定运行,其耐化学性能经过严苛测试,在高温、高浓度的冷却液环境下,依然能保持性能稳定,确保系统不受化学侵蚀的威胁,使用寿命比普通材料延长了数倍之多。

据实验显示,橡胶密封件在酸性冷却液中浸泡1000小时后,体积膨胀率仅3%,而金属部件早已锈迹斑斑。

3)减震降噪,运行无忧

液冷系统运行时,泵体与风扇的运转会产生振动和噪音,而橡胶的黏弹性使其成为 “天然缓冲垫”——服务器液冷模块的橡胶衬垫可将振动幅度降低80%,减少部件磨损并延长设备寿命30%以上;研究数据显示,使用橡胶减震降噪部件后,设备运行噪音可降低10-20分贝,不仅从硬件层面提升系统可靠性,也让数据中心环境噪音从工业级嘈杂水平(约80分贝)降至更接近办公室的安静区间(60-70分贝),显著改善工作人员的长期作业环境,其通过分子链运动吸收振动能量的黏弹性机制,更在0-200Hz主要振动频段内实现了优于金属弹簧的缓冲效果。

4)隔热保温,节能增效

在一些对温度控制要求极高的液冷系统中,精确的温度控制对于设备的正常运行和检测结果的准确性至关重要。在数据中心的高温环境中,橡胶管路外层可使冷却液温度波动控制在±1℃,确保设备始终在最佳状态下工作。从能源利用的角度来看,橡胶材料的隔热保温性能可以减少热量的损失,使冷却液能够更高效地吸收设备产生的热量,从而降低了制冷设备的工作负荷,节省了大量的电能。据估算,采用优质橡胶隔热材料的液冷系统,其能源消耗可比普通系统降低10%-15%,这在倡导绿色节能的今天,具有重要的现实意义。

虽然橡胶材料以其独特的物理特性,成为科技设备稳定运行的「刚需」保障。然而,除少数合成橡胶外,大多数合成橡胶制品与天然橡胶一样,都是易燃或者可燃材料。目前主要采用添加阻燃剂或阻燃填充剂的方法及与阻燃材料共混改性来提高阻燃性。另外,聚合时在单体中引人阻燃基团也是阻燃技术中的有效方法,提高橡胶制品的交联密度对阻燃也有好的影响。下面将简单介绍几种橡胶的阻燃技术:

1)烃类橡胶

烃类橡胶包括NR、SBR、BR、IIR、EPR、EPDM等。NBR虽不属于烃类橡胶,但其阻燃技术与烃类橡胶极为相似,故归人烃类橡胶处理。

烃类橡胶的氧指数大约在19~21之间,热分解温度范围为200-500°C,其耐热及阻燃性一般较差,燃烧时的分解产物大部分都是可燃性气体。此类橡胶的阻燃常采用的技术如下。

与阻燃高聚物共混如与聚氯乙烯、氣化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯等高聚物共混,可适当提髙烃类橡胶的阻燃性。在共混时要注意考虑相容性及共交联问题。

添加阻燃剂这是烃类橡胶提髙阻燃性的重要途径,并利用阻燃剂的并用协同效应来进一步提高阻燃效果。常用的阻燃剂多为有机卤类阻燃剂,其中全氯环戊癸垸、十溴联苯醚、氯化石蜡等使用得较多。并用的无机阻燃剂以三氧化二锑居多,其次还有硼酸锌、水合氧化铝、氣化铵等。使用时注意含卤阻燃剂中不能含有游离卤,因为在加工过程中,游离卤会腐蚀设备和模具,对橡胶的电性能和老化性能有不良影响。此外要注意阻燃剂的用量对橡胶力学性能的不良影响。

添加阻燃性无机填料如碳酸钙、陶土、滑石粉、白炭黑、氢氧化铝等,以尽可能减少可燃有机物质的比例。碳酸钙、氮氧化铝分解时具有吸热效应。这种方法会降低胶料的某些物理机械性能,填充量不能太大。

提髙橡胶的交联密度试验证明,提高橡胶的交联密度可提高其氧指数。因而可提高橡胶的阻燃性。这可能是由于胶料热分解温度提高所致。这种方法已在乙丙橡胶中得到应用

2)含卤橡胶

含卤橡胶中均含有卤元素,氧指数一般在28-45之间,FPM的氧指数甚至达到65以上。一般含卤橡胶中的卤素含量越高,其氧指数越高。这类橡胶本身具有较高的阻燃性,离火自熄。因此其阻燃处理要比烃类橡胶容易。为进一步提高含卤橡胶的阻燃性,通常可采用添加阻燃剂的方法。

3)杂链橡胶

这类橡胶中最有代表性的是二甲基硅橡胶,其氧指数为25左右。其实用的阻燃途径是提髙其热分解温度、增加热分解时的残渣、减缓可燃性气体的产生速度等。

未来,随着科技的飞速发展,液冷系统对橡胶材料的性能要求也将水涨船高。研发更耐高温、耐高压的橡胶材料,成为了行业发展的必然趋势。目前,科研人员正在积极探索新型橡胶配方和制造工艺,通过引入纳米材料、新型添加剂等手段,不断提升橡胶材料的性能极限。例如,将纳米粒子均匀分散在橡胶基体中,可以显著提高橡胶的强度、耐磨性和导热性,使其更好地适应液冷系统的严苛工作环境。

相关推荐