실험 결과 액체 금속 TIM은 마르지 않고 고체로 변하는 것으로 나타났습니다. 2년간의 전자 현미경 테스트 결과, 갈륨이 구리 냉각기와

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액체 금속의 경화층은 기존 구리에 비해 열전도율이 약 4분의 1 정도입니다.

하드웨어 애호가이자 써멀 그리즐리( Thermal Grizzly) 의 대표인 유튜버 der8auer는 최근 영상 에서 2년 전에 도포한 액체 금속 열전도성 물질(TIM)을 전자 현미경으로 분석한 결과 , 이 물질이 마르지 않는다는 사실을 발견했습니다. 오히려 갈륨이 구리와 반응하여 고체 화합물을 형성하는 것입니다. 구리 표면에서 이 층의 열전도 성능은 맨 구리의 약 4분의 1 수준이며, 니켈 도금을 하면 두께가 약 10배 더 얇아집니다.

그의 실험 결과, TIM은 한 시간 후에는 액체 상태였지만, 두 달 후에는 액체가 전혀 보이지 않고 결정이 사방에 퍼져 있었으며, 2년 후에도 변화가 없었다. 그는 "총 2년이 지난 후에도 솔직히 말해서 더 이상 변화가 없었다"고 말했다. 이 실험은 산화를 방지하기 위해 실험 사이에 장비를 진공 상태 또는 질소로 채워진 상자에 보관하는 방식으로 진행되었다.

문제의 열전도성 물질(TIM)은 갈륨과 인듐의 합금으로, 종종 주석이 첨가되며 상온에서 액체 상태입니다(써멀 그리즐리는 자사 제품인 컨덕토넛을 판매합니다). 갈륨은 약 30도에서 녹는 반면, 갈륨-인듐-주석 혼합물은 불과 11도에서 녹습니다. 표면적당 발열량이 계속 증가함에 따라 계면 냉각 병목 현상 개선은 중요한 과제가 되고 있습니다. 그는 RTX 5090 과 RTX 5080을 예로 들면서, 이 제품들이 GTX 8800보다 전력 밀도가 각각 "두 배"와 "세 배" 높다고 주장합니다.

액체 금속의 반응은 온도가 낮은 물질의 종류에 따라 달라집니다. 알루미늄의 경우, 산화층이 파괴되면 갈륨이 결정립계를 따라 이동하면서 금속을 약화시킵니다. 그가 2mm 두께의 알루미늄 조각을 이용해 시연한 결과, 약 5분 후 표면이 부풀어 오르고 30분 안에 취성이 생기는 것을 확인할 수 있었습니다. 이러한 반응은 "오랫동안 상식처럼 알려져 왔다"고 그는 말했습니다.

써멀 그리즐리의 새로운 스테인리스 스틸 워터 블록의 콜드 플레이트에 있는 액체 금속인 구리는 5분 이내에 이소프로필 알코올이나 아세톤으로 닦아낼 수 없습니다. 갈륨은 구리와 결합하여 CuGa2를 형성하는데, 이는 구리 원자 하나와 갈륨 원자 두 개가 결합된 형태이며, 남은 인듐과 주석은 다른 고체 영역을 형성합니다. 이 때문에 필름이 굳어지는 것처럼 보입니다. CuGa2의 열전도율은 약 100W/mK로, 구리의 약 400W/mK보다 훨씬 낮습니다. CuGa2는 약 254도까지 고체 상태를 유지하기 때문에 "다시 녹일 수 없습니다."

이 층은 온도와 사용 가능한 갈륨의 양에 따라 하루에 약 1마이크로미터씩 성장하여 약 50~100마이크로미터에 이릅니다. 그가 제시한 섭씨 70도의 구리판 사이에 순수 갈륨을 넣은 예에서는 96시간 동안 약 4마이크로미터가 성장했습니다. 액체 금속은 "실제로 마르지 않고" "화학 반응을 일으켜 고체 화합물을 형성"하기 때문에 금속은 다른 형태로 여전히 존재합니다.

니켈 도금 냉각기에서는 갈륨이 니켈 원자 1개당 갈륨 원자 5개가 결합된 NiGa5를 형성하는데, 이 물질 역시 상온에서 고체입니다. 니켈 도금은 도금층의 두께를 약 10배 정도 얇게 만들어 15마이크로미터(슬라이드에서는 510마이크로미터) 정도로 만듭니다. 하지만 NiGa5는 구리-갈륨 화합물보다 열전도율이 떨어집니다. 그럼에도 불구하고, 니켈은 표면에 흡수되는 갈륨의 양이 훨씬 적고 아래쪽의 구리를 보호하기 때문에 "대부분의 경우 더 우수하다"고 저자는 평가합니다.

잔여물을 제거하는 것은 까다롭기 때문에 그는 갈륨의 표면 장력을 낮추는 화학 물질이 함유된 Thermal Grizzly의 TG Metal Polish & Restore를 추천합니다. 이 회사의 9월 30일 블로그 게시물에 따르면, 이 제품은 갈륨을 결합하여 재점착을 방지하는 계면활성제입니다. 30g 페이스트, 폴리싱 펜, 극세사 천이 포함된 세트 가격은 22.11달러입니다. 그의 시연에서는 구리 표면에서 새로운 막이 쉽게 제거되는 것을 보여주었습니다. PC Games Hardware 포럼의 한 사용자는 2018년부터 뚜껑을 제거한 Skylake-X CPU에 액체 금속을 사용해 온 Aqua Computer의 블록을 이 제품으로 세척했는데, 제거에 약 1시간이 걸렸다고 합니다.

이 제품은 일반 사용자를 위한 열전도성 물질이 아니며, 오버클럭된 CPU와 같이 전력 밀도가 매우 높은 부품에 사용되는 "전문 사용자용" 제품으로 분류하는 것이 좋다고 그는 권장합니다. Thermal Grizzly는 니켈을 새로운 코팅으로 대체하는 것을 목표로 하고 있으며, "내년에는 가능할 것으로 기대한다"고 밝혔습니다. 또한, 베어 다이용 KryoSheet 그래핀 패드의 새로운 버전을 곧 출시할 예정인데, 그는 이 제품이 액체 금속보다 3~4도 정도 온도가 높지만 "특히 가격을 고려했을 때" 시도해 볼 가치가 있다고 말했습니다.

비용 측면에서 그는 자신의 회사가 5년 만에 갈륨 가격이 킬로그램당 300유로에서 2,500~3,000유로로 거의 10배 가까이 올랐다고 지적합니다. 가격은 2025년 초 이후로 두 배 이상 상승 했습니다 . 전 세계 갈륨의 99%를 공급하는 중국은 미국에 대한 갈륨 수출 금지 조치를 2026년 11월 27일까지 일시적으로 중단했지만, 수출 허가는 여전히 필요합니다.