REVIEW JURNAL TENTANG HANTARAN KALOR KONDUKSI, KONVEKSI, RADIASI, DAN PENGARUH KALOR TERHADAP BENDA
Guna Memenuhi Tugas Mata Kuliah Termoregulasi Dosen Pengampu : Dr. Daru Wahyuningsih, S.Si., M.Pd
Disusun oleh : Khofifah Imania
K45200033 Kelas : A
PRODI PENDIDIKAN IPA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA 2021
Review Jurnal A. Judul
Review jurnal yang saya gunakan sebagai sumber referensi berjudul :
“Effect of Surface Microstructure on the Heat Dissipation Performance of Heat Sinks Used in Electronic Devices”
B. Penulis / Peneliti
Jurnal ini ditulis oleh 8 orang diantaranya : Yuxin You, Beibei Zhang, Sulian Tao, Zihui Liang , Biao Tang, Rui Zhou dan Dong Yua.
C. Tahun
Artikel atau jurnal yang dieditori oleh Bassem Salem ini dterbitkan atau dipublikasikan pada 4 Maret 2021.
D. Latar Belakang
Dengan meningkatnya kepadatan integrasi perangkat elektronik, panas tinggi yang dihasilkan di dalam perangkat menjadi ancaman kritis terhadap keandalan kinerja alat elektronik. Oleh karena itu, pembuangan panas yang efektif selalu menjadi topik penelitian yang hangat. Heat sink bersirip, membuang panas dengan konveksi alami atau konveksi paksa dengan kipas, banyak digunakan dalam perangkat elektronik pendingin. Dalam sistem pendingin ini, udara digunakan sebagai pendingin karena mudah diperoleh dan karena kesederhanaannya, keandalannya yang tinggi dan biaya peralatan yang dibutuhkan rendah. Karena permintaan untuk intensitas pendinginan meningkat, banyak heat sink dengan struktur sirip yang beragam dilaporkan, termasuk sirip pelat datar, sirip pin, sirip terputus, slotted fin, dan lain sebagainya. Banyak upaya untuk mengoptimalkan struktur pada heat sink, misalnya lebar, tinggi, distribusi dan bentuk sirip telah dilakukan. Cara lain adalah dengan mengganti bahan heat sink, termasuk sirip dan substrat. Arah orientasi heat sink dalam aplikasi dan kondisi aliran udara juga ditemukan berdampak pada efisiensi pendinginan.
Dengan perkembangan teknologi micromachining, berbagai struktur mikro, termasuk rusuk, permukaan berlesung, permukaan dengan susunan tonjolan dan permukaan kasar telah diterapkan pada heat sink dan telah menunjukkan menjanjikan hasil dalam peningkatan pembuangan panas. Struktur mikro ini dapat meningkatkan konvektif perpindahan panas secara signifikan tanpa meningkatkan penurunan tekanan aliran udara secara substansial. Literatur terutama berfokus pada peningkatan konveksi panas karena peningkatan luas permukaan dan aliran turbulensi pendingin yang disebabkan oleh struktur mikro, sedangkan kontribusi radiasi termal yang memainkan peran penting selalu diabaikan. Di sisi lain, pembuatan struktur mikro permukaan ini biasanya bergantung pada proses yang cukup mahal dan tidak efektif, seperti pengelasan, embossing, penggilingan, laser sintering dan sebagainya. Dalam karya ini, peneliti mengusulkan penggunaan metode perawatan permukaan yang umum dan sederhana, termasuk pemolesan kimia, pengerasan kimia, peening tembakan mekanis, dan kimia oksidasi, untuk membuat struktur mikro permukaan dengan kekasaran yang dapat dikontrol pada pelat datar heat sink sirip.
Pengaruh struktur mikro dan kekasaran pada emisivitas termal dan konveksi termal dari heat sink dipelajari secara eksperimental. Radiasi termal Lapisan juga diterapkan, dan interaksi antara permukaan yang kasar dan lapisan juga diselidiki.
E. Tujuan
Berdasarkan uraian latar belakang yang ada, penulis bertujuan untuk mengetahui pengaruh pemberian perlakuan yang berbeda pada disipasi panas kinerja heat sink paduan aluminium.
F. Bahan dan Metode
1.) Sampel Heat Sink Sampel
Gambar 1. (a) Sample Heat sink yang digunakan; (b) Struktur Parameter Heat Sink
Sampel heat sink yang digunakan dalam penelitian ini terbuat dari paduan aluminium 6063 melalui proses ekstrusi. Parameter struktural heat sink panjang masing-masing sampel adalah 70 mm. Selain itu, permukaan sirip memiliki struktur bergelombang, yang dapat meningkatkan pembuangan panas. Semua heat sink sampel dibersihkan untuk menghilangkan lapisan minyak dan oksida. Sampel pertama kali dicuci dengan larutan alkali dengan 50 g / L Na2CO3,15 g / L Na2CrO4 dan 2,5 g / L NaOH pada 100 ◦C selama 4 menit. Kemudian lapisan aluminium oksida yang ditransformasi dan larutan alkali sisa dicuci dengan perendaman ke dalam larutan asam nitrat (250 mL/L) selama 3-4 detik. Setelah dicuci dengan air, diperoleh permukaan yang bersih dan seragam yang siap untuk perawatan permukaan.
2.) Metode Perawatan Permukaan
Heat sink diperlakukan dengan metode kimia dan mekanik untuk mendapatkan mikrostruktur permukaan yang berbeda. Metode termasuk pemolesan kimia, pengkasaran kimia, oksidasi kimia, peening tembakan mekanis dan pelapisan radiasi termal. Pemoles kimia menggunakan cairan pemoles asam kuat 031003 yang dibeli dari Wei lembaga pengembangan kimia hai Runking, Weihai, Cina. Sampel direndam dalam cairan polishing dengan gemetar pada 100 ℃ selama 90 s. Pengkasaran bahan kimia yang digunakan solusi dengan 310 g / L NaOH, 45 g / L Na3PO4 dan 20 g / L NaF, sampel direndam ke dalam larutan pada 70 ℃ selama 2 menit. Kemudian lapisan aluminium oksida hitam dengan cara merendamnya ke dalam larutan asam lemah sampai permukaannya menjadi bersih. Oksidasi kimia yang digunakan larutan alkali dengan 50 g / L Na2CO3 dan 15 g / L Na2CrO4,sampel direndam ke dalam larutan pada 100 ℃ selama 8 menit. Kemudian sisa oksida dengan merendamnya ke dalam larutan asam lemah sampai permukaan menjadi bersihkanbersih. Setelah perlakuan
kimia, semua sampel dicuci dengan air dan kemudian dikeringkan. Untuk shot peening mekanis, digunakan air peener manual. Tembakan dengan diameter 0,6 mm terbuat dari baja tahan karat 410, kecepatan ejeksi sekitar 60 m/s, dan cakupannya 200%. Lapisan radiasi termal adalah cat pendingin berseri yang dibeli dari Beijing Ronglihengye Technology Co. Ltd., Beijing, Cina. Cat disemprotkan ke permukaan heat sink dengan pistol semprot yang dihubungkan dengan udara terkompresi. Ketebalan lapisan dikendalikan oleh jumlah lapisan. Untuk setiap lapisan, ketebalan sekitar 0,8 μm. Selama penyemprotan, aplikasikan lapisan berikutnya setelah lapisan sebelumnya benar-benar kering sampai tercapai ketebalan lapisan yang diinginkan.
3.) Karakterisasi dan Pengukuran
Terdapat beberapa uji yang dilakukan diantaranya :
a) Uji Kekasaran dan Emisivitas Permukaan Heat Sink Kekasaran dan Emisivitas Permukaan Heat Sink.
Radiasi diterima dari permukaan yang diukur. Bahkan pada suhu yang sama, suhu yang diukur akan berbeda karena perbedaan emisivitas termal sampel permukaan. Dalam percobaan ini, blok tembaga dengan pemanas kartrid tertanam digunakan sebagai sumber panas. Suhu diukur dengan termokopel diikat kesampel permukaan digunakan sebagai nilai referensi. Pengaturan nilai emisivitas termal diubah dalam kamera IR sampai suhu yang diukur sama dengan suhu yang diukur oleh termokopel, dan nilai ini adalah emisivitas termalsampel permukaan. Ukuran sampel yang dipotong dari sirip heat sink adalah 20 mm × 20 mm × 3 mm. Pengukuran jarak 0,3 m dan suhu ambien adalah 26,5 ℃. Untukmemverifikasi keakuratan emisivitas termal diukur dengan metode ini, permukaan kaca dan film yang perak dengan emisivitas termal dikenal diuji, dantermal diukur emisivitasdari ini dua permukaan adalah 0,94 dan 0,04 masing-masing, yang konsisten dengan nilai sebenarnya. Oleh karena itu, layak untuk menguji emisivitas termal dengan metode ini.
b) Uji Kinerja disipasi panas
Untuk mempelajari pengaruh kekasaran permukaan pada kinerja disipasi panas dilakukan pengujian konveksi paksa, percobaan terowongan angin dengan aliran udara turbulen dilakukan . Karena konveksi paksa yang sangat baik akan menyembunyikan efek disipasi panas radiasi, heat sink diatur vertikal keudara vektor kecepatan untuk mengkompromikan konveksi panas dan radiasi. Dengan demikian, pengaruh struktur mikro permukaan pada radiasi termal dapat disajikan dengan jelas. Terowongan angin terbuat dari paduan aluminium, lebar dan panjang 120 mm dan tinggi 500 mm. sampelheat sink berada tempat di piring udara-permeabel yang 300 mm dari saluran masuk udara. Kipas angin digunakan untuk menghasilkan aliran udara di terowongan angin.
G. Hasil dan Pembahasan
1.) Sifat Permukaan Heat Sink dengan Perlakuan berbeda - Kekasaran permukaan
Kekasaran permukaan 1.24 μm, yang merupakan nilai normal untuk paduan aluminium ekstrusi. Setelah polishing kimia, permukaan heat sink menjadi lebih halus, kekasaran dikurangi menjadi 0,27 μm. Ini karena ekstrusi goresan dengan ketinggian lebih tinggi tergores oleh asam kuat, dan lapisan oksidasi permukaan dan lapisan kristal juga secara bertahap larut, memperlihatkan permukaan asli aluminium paduan. Setelah pengkasaran kimia, permukaan sampel menunjukkan penampakan frosting, goresan ekstrusi asli pada permukaan menghilang dan struktur pitting isotropik muncul. Struktur adalah seragam dan menonjol di permukaan, kekasaran meningkatmenjadi 4,6 μm. Setelah peening tembakan mekanis, permukaan aslinya berubah bentuk jelas, dan goresannya juga hilang. Seperti ditunjukkan dalam Gambar 2i, mikro mirip dengan tanda menghancurkan, yang menunjukkan cacat mikroskopis yang tidak teratur, dan permukaan kekasaran meningkat menjadi 5,63 μm. Gambar 2j menyajikan permukaan yang cukup kasar setelah kimia oksidasi, yang ditutupi oleh lubang korosi yang padat. Ukuran dan kedalaman lubang tidak seragam dan sebagian saling tumpang tindih. Hal ini disebabkan karena permukaan asli dengan goresan tidak seragam, yang menyebabkan perbedaan kecepatan reaksi diberbeda tempat yang, di mana kekasaran meningkat menjadi 16,5 m.
Gambar 2. Permukaan heat sink dengan perlakuan berbeda: foto heat sink (a) tanpa
perlakuan, (b) pemolesan kimia, (c) pengkasaran kimia, (d) peening tembakan mekanis dan (e) oksidasi kimia; Gambar SEM permukaan heat sink (f) tanpa perawatan, (g) dengan pemolesan
kimia, (h) pengkasaran kimia, (i) peening tembakan mekanis dan (j) oksidasi kimia - Emisivitas Termal Emisivitas
Permukaan termal tidak hanya terkait dengan komposisi dan material struktur, tetapi juga terkait dengan sifat permukaan. Dalam penelitian ini, menemukan termal emisivitas dengan mengubah nilainya dalam pengaturan kamera IR hingga sesuai dengan suhu yang diuji. Gambar termal IR dari heat sink dengan perlakuan yang berbeda ditunjukkan pada Gambar 3. Bagian persegi di tengah gambar adalah permukaan sampel. Isinya bagian gelap dan bagian terang. Bagian yang cerah adalah pita penghantar panas, yang digunakan untuk mengencangkan termokopel. Emisivitasnya jauh lebih tinggi daripada
permukaan sampel, sehingga menunjukkan suhu yang lebih tinggi daripada yang sebenarnya karena pengaturan nilai emisivitas termal di kamera IR lebih rendah. Bagian gelap adalah permukaan sampel, suhu permukaan semua sampel adalah 40 ℃ dalam tes ini, tapi warna sangat berbeda satu sama lain. Dipoles kimia Permukaan yang memiliki kekasaran permukaan paling rendah memiliki warna paling gelap, hal ini menunjukkan bahwa perbedaan emisivitas termal antara itu dan pita penghantar panas paling besar, sehingga memiliki emisivitas termal terendah. Dengan meningkatnya kekasaran permukaan, sampel permukaanmenjadi lebih cerah secara bertahap, sehingga emisivitas termal juga meningkat. Peningkatan emisivitas termal dengan kekasaran permukaan yang lebih besar disebabkan oleh penurunan pantulan cahaya. Menurut hukum Kirchhoff (emisivitas), pada suhu tertentu, untuk panjang gelombang tertentu, rasio emisivitas spesifik untuk penyerapan semua benda adalah sama, dan sama dengan emisivitas spesifik dari benda hitam ideal pada suhu dan panjang gelombang tersebut. Dengan kata lain, semakin tinggi tingkat penyerapan permukaan material, semakin tinggi emisivitas termal. Untuk permukaan yang halus dan rata dengan kekasaran yang sangat rendah, cahaya datang hanya menyentuh permukaan sekali, sebagian cahaya diserap dan sisanya dipantulkan ke atmosfer secara langsung. Pada saat ini, permukaan memiliki reflektansi tertinggi dan absorbansi terendah, sehingga memiliki emisivitas termal terendah. Namun, ketika permukaan memiliki struktur kasar, cahaya yang datang dipantulkan pada permukaan secara difus, dan cahaya yang dipantulkan dapat menyentuh permukaan lainnya lagi, sehingga penyerapan dapat terjadi lebih dari sekali. Peluang penyerapan cahaya IR permukaan meningkat, penyerapan laju meningkat, dan emisivitas juga meningkat. Oleh karena itu, peningkatan permukaan kekasaran bermanfaat untuk meningkatkan emisivitas termal permukaan. Setelah lapisan radiasi termal diterapkan, bahan permukaan sampel diubah menjadi bahan termal dengan emisivitas mendekatihitam, sehingga emisivitas termal benda mencapai 0,98. Pada gambar IR yang ditunjukkan pada Gambar 3, warna sampel dengan pelapisan bahkan lebih terang daripada pita penghantar panas, karena pelapis memiliki emisivitas yang lebih tinggi.
Gambar 3. gambar termal dari permukaan heat sink dengan perlakuan yang berbeda pada 40 ℃ :(a)tanpa perlakuan permukaan; (b) pemolesan kimia; (c) pengkasaran kimiawi; (d) peening tembakan mekanis; (e) oksidasi
2.) Kinerja Pembuangan Panas Heat Sink dengan Perlakuan Permukaan yang Berbeda Kinerja pembuangan panas dari heat sink dengan perlakuan permukaan yang berbeda diuji di terowongan angin. Suhu heat sink di bawahpemanas yang berbeda dayaditunjukkan pada Gambar 4a, semua suhu diukur setelah seluruh sistem mencapai keadaan kesetimbangan termal. Terlihat bahwa heat sink yang dipoles kimia dengan kekasaran permukaan dan emisivitas termal terendah memiliki suhu tertinggi, heat sink oksidasi kimia dengan kekasaran permukaan tertinggi dan emisivitas termal memiliki suhu terendah. Suhu penurunan heat sink dengan permukaankekasaran, peningkatan perbedaan terbesar adalah sekitar 5 ℃ dengan 90 W pemanasan listrik. Selain itu, dari kurva pemasangan, dapat dilihat bahwa suhu heat sink meningkat hampir linier dengan daya pemanasan, dan peningkatan kemiringan heat sink yang berbeda sedikit berkurang dengan peningkatan kekasaran, sehingga kinerja pembuangan panas lebih baik dengan lebih tinggi kekasaran permukaan.
Gambar 4. Kinerja heat sink dengan perlakuan permukaan yang berbeda di terowongan angin di bawah daya pemanas yang berbeda: (a) suhu heat sink, (b)
persentase panas radiasi.
Heat sink mentransfer panas ke ruang angkasa dengan konveksi termal dan radiasi. Untuk konveksi termal, dapat dihitung oleh Newton Persamaan (1):
Qd = αcAΔt = αcA tw - t f (1)
di mana, Qdadalah panas konvensi (W), tw adalah suhu permukaan benda (K), t fadalah suhu aliran udara (K), A adalah luas permukaan benda yang terlibat dalam perpindahan panas (m2), Δt adalah perbedaan suhu antara suhu permukaan obyek dan aliran udara (K), αc adalah konvektif koefisien perpindahan panas (W / m 2 ·K). Untuk radiasi termal, dapat dihitung dengan Persamaan berikut (2):
Qr = εδA t 4 w - t 4 f (2)
di mana, Qradalah panas radiasi (W), ε adalah emisivitas termal, δ adalah Stefan-Boltzmann konstan, nilainya adalah 5,67032 × 10 -8 W / (m -2 × K -4).
Dari Persamaan tersebut, kita dapat melihat bahwa peningkatan luas permukaan A dan termal emisivitas ε akan perangkat tambahan disipasi panas. Setelah perawatan permukaan, peningkatan kekasaran permukaan juga meningkatkan luas permukaan heat sink, dan meningkatkan area kontak dengan udara. Pada saat yang sama, struktur mikro pada permukaan yang kasar akan menyebabkan turbulensi udara lokal, lebih banyak panas yang dapat diambil oleh udara. Sementara itu,panas lebih banyak radiasike udara karena emisivitas termal meningkat dengankekasaran permukaan meningkatnya. Dengan efek gabungan dari konveksi termal dan peningkatan radiasi, kesetimbangan termal dibuat pada suhu yang lebih rendah. Dapat dilihat bahwa persentase panas radiasi meningkat dengan emisivitas termal dan daya pemanasan. Persentase terbesar adalah sekitar 11% dengan daya pemanas 90 W danoksidasi kimia perlakuan. Hal ini karena kalor radiasi berhubungan dengan perbedaan biquadrate suhu, sedangkan kalor konveksi hanya berhubungan dengan perbedaan suhu. Padatinggi suhu, peningkatan panas radiasi akan lebih besar. Oleh karena itu, radiasi termal sangat signifikan pada suhu tinggi. Tentu saja, persentase panas radiasibergantung sangatpada kekuatan konveksi paksa. Dalam situasi konveksi alami, disipasi panas radiasi akan mencapai persentase yang lebih besar. Oleh karena itu,termal radiasitidak dapat diabaikan dalam desain disipasi panas pada suhu tinggi, dan perlu untuk meningkatkan radiasi termal dengan meningkatkan emisivitas termal permukaan. Di masa depan bekerja, pengaruh radiasi termal pada kinerja keseluruhan dari heat sink dengan konveksi paksa yang baik dan konveksi alami akan dipelajari, dan meringkas pengaruh radiasi termal pada kinerja heat sink secara sistematis.
3.) Kinerja Pembuangan Panas Heat Sink dengan Lapisan Radiasi Termal
Karena radiasi termal memainkan peran yang sangat penting dalam pembuangan panas, kami menyemprotkan lapisan cat pendingin berseri-seri dengan emisivitas benda hitam dekat ke permukaan heat sink, dan mempelajari pengaruh kekasaran permukaan yang berbeda. Kami pertama kali mempelajari pengaruh ketebalan lapisan yang berbeda, termasuk 0,1, 0,15, 0,2 dan 0,25 mm. Suhu heat sink yang tidak diolah dengan ketebalan lapisan yang berbeda di terowongan angin ditunjukkan pada Gambar 5. Bentuk hasilnya, dapat dilihat bahwa ketikalapisan ketebalanadalah 0,1 mm, suhu heat sink adalah sekitar 5 ℃ lebih rendah dari satu tanpa lapisan, sehingga lapisan radiasi termal dapat meningkatkan pembuangan panas oleh peningkatan radiasitermal.Namun, ketika ketebalan lapisan meningkat, suhu heat sink juga meningkat. Ketika ketebalan mencapai 0,25 mm, suhu heat sink bahkan lebih tinggi daripada yang tanpa pelapis. Pada saat yang sama,suhu kemiringan peningkatanheat sink dengan ketebalan yang berbeda hampir tidak memiliki perbedaan. Dalam hal ini, kekasaran permukaan semua sampel sama, dan emisivitas termal permukaan juga sama. Namun, total radiasi termal tidak sama.termal total Radiasitermasuk tiga bagian, radiasi pelapis itu sendiri, pantulan radiasi eksternal (yang dapat diabaikan) dan radiasi substrat yang ditransmisikan. Ketika ketebalan lapisan meningkat, radiasi substrat yang ditransmisikan akan
berkurang, menyebabkan radiasi termal total berkurang. Di sisi lain, pelapis memiliki ketahanan termal yang relatif tinggi dibandingkan dengan paduan aluminium, ketika ketebalan lapisan meningkat, resistansi termal total heat sink juga meningkat, penurunan suhu dari permukaan heat sink ke permukaan pelapis lebih besar, ini buruk untuk radiasi termal dan konvensi, sehingga suhunya lebih tinggi. Oleh karena itu, ketebalan lapisan harus merupakan ketebalan minimum yang dapat menutupi seluruh permukaan.
Gambar 5. Pengaruh ketebalan lapisan radiasi termal pada suhu heat sink.
Dalam rangka untuk mempelajari efek gabungan dari struktur mikro dan permukaan termal, pelapisan radiasi kita dilapisi 70 μm tebal lapisan radiasi termal ke diperlakukanyang permukaan heat sink berbeda.IR gambar termal dari permukaan heat sink ini pada 40 ℃ ditunjukkan pada Gambar 8.Terlihat bahwa mereka semua memiliki kecerahan yang sama, dantermal yang diuji emisivitas memiliki nilai yang sama, yaitu 0,98. Penampakan heat sink dengan coating juga sama, seperti terlihat pada Gambar 6f. Pelapisan dibuat dengan cara penyemprotan, sehingga memiliki kekasaran permukaan tertentu. Karena bahan pelapis itu sendiri memiliki termal yang sangat tinggi emisivitas, perbedaan kekasaran permukaan tidak akan menyebabkan banyak perubahan. Dalam rangka untuk mempelajari efek gabungan dari struktur mikro dan permukaantermal, pelapisanradiasi kita dilapisi 70 μm tebal lapisan radiasi termal ke diperlakukanyang permukaan heat sinkberbeda.IR gambar termal dari permukaan heat sink ini pada ℃ ditunjukkan pada Gambar 8.Terlihat bahwa mereka semua memiliki kecerahan yang sama, dan termal yang diuji emisivitasmemiliki nilai yang sama, yaitu 0,98. Penampakan heat sink dengan coating juga sama, seperti terlihat pada Gambar 6f. Pelapisan dibuat dengan cara penyemprotan, sehingga memiliki kekasaran permukaan tertentu. Karena bahan pelapis itu sendiri memilikitermal yang sangat tinggi emisivitas, perbedaan kekasaran permukaan tidak akan menyebabkan banyak perubahan.
Gambar 6. termal IR dari permukaan heat sink dengan lapisan radiasi termal pada permukaan yangperlakuan berbeda: (diberia) tanpa perlakuan permukaan; (b) pemolesan kimia; (c) pengkasaran kimiawi; (d) peening tembakan mekanis; (e)
oksidasi kimia; (f) foto heat sink dengan lapisan radiasi termal.
Suhu heat sink yang diberi perlakuan berbeda dengan lapisan radiasi termal diangin terowonganditunjukkan pada Gambar 7a. Pada daya pemanasan rendah, perbedaan antara unit pendingin sangat kecil. Dengan peningkatan daya pemanasan, perbedaannya juga menjadi lebih besar. Pada 90 W,mencapai perbedaan suhu terbesar sekitar 10 ℃ . Oleh karena itu, struktur mikro permukaan bawah lapisan radiasi termal memiliki pengaruh pada kinerja disipasi panas dari heat sink. Dengan struktur mikro permukaan yang berbeda, emisivitas termal tidak meningkat, tetapi luas permukaan kontak antara lapisan dan permukaan yang dirawat meningkat secara signifikan. Oleh karena itu, panas dapat mengalir dari heat sink ke coating dengan lebih efisien. Di sisi lain, lapisan dapat menyalin sebagian struktur mikro permukaan di bawahnya, sehingga kekasaran lapisan juga meningkat dengan peningkatan kekasaran permukaan yang dirawat, menghasilkan peningkatan konveksi panas. Karena semua heat sink memiliki emisivitas termal yang sangat tinggi, persentase perpindahan panas radiasi dalam perpindahan panas total dapat mencapai 36% pada daya pemanasan tertinggi. Gambar 7b menunjukkan perbedaan suhu heat sink dengan dan tanpa pelapisan pada kekasaran permukaan yang berbeda, daya pemanasan adalah 90 W. Dengan peningkatan kekasaran, perbedaan suhu juga meningkat. Untuk heat sink dengan kekasaran permukaan yang rendah, emisivitas termal dan kekasaran permukaan meningkat setelah pelapisan, tetapikontak termal resistansi antara permukaan heat sink dan pelapisan tinggi. Dalam hal ini,suhu penurunan kecil. Untuk heat sink dengan kekasaran permukaan yang tinggi, baik emisivitas termal dan kekasaran permukaan memiliki peningkatan yang lebih kecil setelah pelapisan, tetapi luas permukaan kontak antara pelapis dan permukaan yang dirawat meningkat secara signifikan, sehingga resistansi termal kontak menurun. Dalam hal ini, penurunan suhu besar. Hal ini menunjukkan bahwa peningkatan luas permukaan kontak memainkan peran utama dalam peningkatan kinerja disipasi panas heat sink dengan coating. Oleh karena itu, struktur mikro permukaan tidak hanya dapat meningkatkan permukaan emisivitas termal dan konvensi panas, tetapi juga dapat meningkatkan konduktivitas termal antara heat sink dan lapisan radiasi termal secara dramatis.
Gambar 7. Suhu heat sink dengan lapisan radiasi termal di terowongan angin: (a) pengaruh permukaan perlakuan yang berbeda di bawah lapisan; (b) perbedaan
suhu heat sink dengan dan tanpa pelapisan pada kekasaran permukaan yang berbeda (pemanas daya90 W).
H. Kesimpulan
Hasil penelitian menunjukkan bahwa emisivitas termal dapat meningkat menjadi 2,5 kali dengan peningkatan kekasaran permukaan. Manfaat daripeningkatan emisivitas termal dan konveksi yang disebabkan oleh permukaan yang kasar, suhu heat sink dapat mengurangi sebesar 5 ◦C di bawah 90 W pemanasan listrik.termal Lapisan radiasijuga diterapkan pada permukaan heat sink untuk meningkatkan radiasi termal. Kami menemukan bahwa heat sink dengan kekasaran permukaan yang lebih tinggi di bawah lapisan memiliki lebih besar perbaikan karena konduksi panas pada lapisan dan heat sink antarmuka ditingkatkan.
I. Rekomendasi
Penjelasan yang ada pada jurnal sudah cukup jelas dan meluas pembahasannya akan tetapi agar penjelasan tersebut lebih diruntutkan lagi sehingga pembaca dapat memahaminya melalui langkah yang tepat.
J. Sumber Referensi
You, Y.; Zhang, B.; Tao, S.; Liang, Z.; Tang, B.; Zhou, R.; Yuan, D. 2021 Effect of Surface Microstructure on the Heat Dissipation Performance of Heat Sinks Used in Electronic Devices. Micromachines.12, 265. https://doi.org/10.3390/mi12030265
