Termopasta

Termopasta (inglise keeles thermal grease, thermal paste või thermal compound) on aine, mis suurendab jahutatava komponendi ja jahutuse vahelist soojusülekannet.

Pasta ülesanne on täita kiirgava pinna ja neelava pinna vahelised mikroskoopilised õhuavad võimalikult tihedalt nõnda, et jahutatava komponendi pind ja jahutava komponendi pind füüsiliselt võimalikult tihedalt kokku puutuks. Termopasta soojusjuhtivus on palju suurem kui õhul, kuid palju väiksem kui metallil. Elektroonikas kasutatakse termopastat komponentides tekkiva soojuse hajutamiseks radiaatori kaudu.

Termopasta tüübid 
Termopastades kasutatakse erineva soojusjuhtivusega aineid:
Keraamilisel termopastal on üldiselt hea soojusjuhtivus ja tavaliselt koosneb see keraamilisest pulbrist, mis on vedelikus või geelitaolises räniühendis. Sellist termopastat võidakse nimetada ka "ränipastaks". Kõige tavalisemad keraamilised termopastad võivad sisaldada (sulgudes toodud soojusjuhtivus ühikus W/(m*K)): berülliumoksiid (218), alumiiniumnitraat (170), alumiiniumoksiid (39), tsinkoksiid (21) ja ränidioksiid (1). Selline termopasta on tavaliselt valge, sest ained, millest seda tehakse, on valged.
Metallil põhinevad termopastad sisaldavad metalliosakesi, tavaliselt hõbedat või alumiiniumi. Sellisel pastal on tavaliselt parem soojusjuhtivus kui keraamilisel termopastal ja need on üldjuhul ka kallimad.
Süsinikul põhinevad pastad sisaldavad teemantpulbrit või lühikesi süsinikukiude. Sellistel pastadel on väga hea soojusjuhtivus, tavaliselt parem kui metallil põhineval ja keraamilistel termopastadel ja nad on eelnimetatutest kallimad.
Vedelmetallidel põhinevad termopastad on tehtud vedelmetallidest nagu gallium. Sellised termopastad on haruldased ja kallid.

Kõik termopastad juhivad soojust paremini kui õhk, aga halvemini kui metall. Nad on mõeldud selleks, et täita mikroskoopilisi õhuavasid, mitte tekitada lisakihti jahutatava komponendi ja jahuti vahel (see ainult vähendab jahuti efektiivsust). Ideaalselt sile ja lame metallpind ei vaja termopastat.

Funktsioon 
Termopastat kasutatakse põhiliselt elektroonikas ja arvutitööstuses, et aidata radiaatoril juhtida soojust mingist pooljuhist, näiteks arvutiprotsessorist või transistorist, eemale.

Termopasta suurendab radiaatori efektiivsust, täites mikroskoopilised õhuavad, mis tekivad, kui kaks mittetäiuslikku lamedat pinda üksteisega kokku panna. Õhu soojusjuhtivus on umbes 8000 korda väiksem kui näiteks alumiiniumil (levinud arvutites kasutatavate radiaatorite materjal). Pinna ebatäiuslikkus ja täiusliku lameduse puudumine tuleneb tootmistehnoloogia piirangutest ja mikroskoopilistest vigadest, mida pole palja silmaga näha. Termopasta soojusjuhtivus ja võime täita mikroskoopilisi auke on tema tähtsaimad omadused.

Võimsates helivõimendites asuvad transistorid ja personaalarvutite protsessorid toodavad piisavalt soojust, et saada kasu termopasta kasutamisest. Termopasta vajadust saab vähendada, kui kasutada sellist radiaatorit, mis kasutab jahutust vajava komponendi n-ö peegelpilti, et saavutada võimalikult suur soojusülekanne (sellisel juhul jäävad siiski mikroskoopilised õhuavad). Arvutimaailmas ülekiirendajad vajavad rohkem jahutust kui tavaline radiaator ja termopasta suudavad anda. Ülekiirendajad kasutavad ekstreemsemaid jahutamismeetodeid nagu vesijahutus ja vedellämmastikuga jahutamine.

Omadused 
Metalloksiidi ja nitraadi osakesed termopastades annavad võimaliku soojusjuhtivuse kuni 220 W/(m*K). Võrdluseks teiste metallide soojusjuhtivus: vask 380 W/(m*K), hõbe 429 ja alumiinium 237.

Termopasta efektiivsust mõjutavad järgmised tegurid:
kui hästi ta suudab täita mikroskoopilised avad
kui hästi ta püsib materjalil
kui stabiilne ta on töötemperatuuridel
kui kiiresti ta kuivab
kui palju ta oksüdeerub aja jooksul

Kasutamine 
Arvutiprotsessori radiaatorid on oma ehituselt võimalikult hea soojusülekandega. Siledad ja lamedad pinnad vajavad ainult väikest kihti termopastat, et täita mikroskoopilised õhuavad. Tuleb kasutada põhimõtet, "vähem on rohkem" (kuid ei tohi ka liiga vähe panna), sest kui liiga paks kiht panna, siis see ainult vähendab soojusülekannet ja suurendab ülekuumenemise riski. Hõbedal põhinevate termopastade kasutamisel tuleb olla ettevaatlik, sest sellised termopastad võivad juhtida elektrit ja kui see satub kuhugi mujale peale vajaliku pinna, võib elektroonika lühisesse minna.

Aja jooksul mõned termopastad kuivavad ja kaotavad osa oma soojusjuhtivusest või muutuvad liimitaoliseks ja muudavad radiaatori eemaldamise raskemaks. Enamik termopastasid kestavad kauem kui jahutamist vajav seade ja vahetamine tuleb ainult ette siis, kui esineb ülekuumenemisprobleeme või radiaatori vahetus.

Termopasta vahetusel tuleb vana pasta eemaldada puhastusvahendi (näiteks isopropanooli) abil.

Tootjad 
Tuntumad tootjad:
Arctic Cooling
Thermaltake
Zalman
Titan Computer
Akasa
Scythe
Xilence
Evercool

Termopastade võrdlus

Välislingid 
Suur osa tõlgitud http://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_grease
Thermal interface roundup
Termopasta kasutamine
Thermal paste manufacturers
How to correctly apply thermal grease

Riistvara