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Preview: Nanofluid


Einleitung

Im heutigen Artikel möchten wir euch einen kleinen Einblick in eine Entwicklung gewähren, die noch ungewisser Zukunft ist. Wir haben eine Probe eines sogenannten Nanofluid erhalten. Die Flüssigkeit befindet sich noch in der Entwicklung mit dem Ziel, sie für verschiedene Verwendungszwecke, unter anderem die PC-Wasserkühlung, zu optimieren und ist noch nicht für Endverbraucher erhältlich. Was es mit dem Nanofluid auf sich hat und wie es sich in Vergleichstests schlägt, erfahrt ihr in diesem Preview.

Bild: Ferhan


Grundlagen

Eine Vielzahl von Herstellern aus dem Wasserkühlungs-Bereich haben sich die stetige Optimierung und Weiterentwicklung der Kühlungs-Möglichkeiten auf die Fahne geschrieben. Kühler werden mit verfeinerten Strukturen und ausgeklügelten Zwischenplatten versehen, Radiatoren werden besonders grossflächig oder besonders dick gestaltet, die Lamellenstruktur und -Breite wird optimiert. Auch mit der Art, Anzahl, Anbringung und Ausrichtung von Lüftern lassen sich bessere Resultate erzielen und Lüftervorkammern sowie speziell für Radiatoren ausgelegte Lüfter werden entsprechend feilgeboten.
Ein Faktor ist im WaKü-Bereich jedoch seit je her unverändert: Als Kühlmedium wird Wasser eingesetzt. Dieses Wasser wird meist noch mit Korrosionsschutzmitteln und manchmal auch mit Farbzusätzen vermischt, diese tragen jedoch nicht zur Kühlleistung bei.


Nanofluid

In diesem kleinen Preview wollen wir euch heute eine Flüssigkeit vorstellen, die die Wärmeleitfähigkeit von Wasser übertreffen soll. Es handelt sich dabei um eine mit Kleinst-Partikeln versehene Flüssigkeit, die schlicht Nanofluid ("Nanoflüssigkeit") genannt wird. Die Flüssigkeit ist mit Nanopartikeln versetzt, die den Wärmetransfer verbessern sollen, gleichzeitig aber so klein sind, dass es auch in engen Kühlstrukturen nicht zu Verstopfungen kommen kann. Eine weitere, wichtige Eigenschaft, die diese Nanopartikel mit sich bringen müssen, ist dass sie nicht abrasiv sein dürfen. Sprich: Die Flüssigkeit, welche in hoher Geschwindigkeit durch den Kreislauf gefördert wird, darf nicht wie ein Schleifpapier wirken und Schläuche und Komponenten abhobeln.

Zu dem Nanofluid, mit dem wir ein paar Testläufe durchführen konnten wissen wir nur, dass es die oben beschriebenen Eigenschaften haben soll und dass es eine nicht-finale und nicht-käufliche Version ist, aus der irgendwann vielleicht ein Produkt für Endkunden im WaKü-Bereich entsteht.
Genauere Informationen zur Zusammensetzung des Nanofluid stehen uns nicht zur Verfügung.

Nanofluid

Wir erhalten das Nanofluid in einer unbeschrifteten, schlichten Kunststoff- Flasche, deren Äußeres keine Rückschlüsse auf den Inhalt zulässt.
Die enthaltene Flüssigkeit ist schneeweiß und in der Viskosität nicht von Wasser zu unterscheiden. Anders als Wasser ist das Nanofluid jedoch nicht geruchsneutral: Es hat einen Geruch, der entfernt die Worte "Frisch gestrichen" in Erinnerung ruft. Allerdings ist der Duft nur schwach vorhanden.
Testsystem
Als Kühler setzen wir den EK Supreme ein. Da der Supreme mit sehr feinen Kühlstrukturen und einer Düsenplatte ausgestattet ist, ist er sehr anfällig für Verstopfungen. Sollten die Partikel im Nanofluid also doch etwas zu groß geraten sein, wird sich dies im Supreme sehr schnell bemerkbar machen.
Hier das Testsystem im Überblick:

- Q6600 Prozessor @ 1,5 VCore
- EK Supreme CPU-Kühler
- Asus P5E WS Pro Mainboard
- Magicool Slim Single 120 Radiator
- Laing DDC-1T+ mit EK-DDC X-Res Aufsatz
- 13/10 Schlauch
- T-Balancer bigNG
Beim Befüllen des Testkreislaufs mit dem Nanofluid fällt die besondere Optik auf, die durch die schneeweiße Flüssigkeit entsteht. Während die transparenten Schläuche zusammen mit dem Nanofluid den weißen Schläuchen aus diesem Test zum verwechseln ähnlich sehen, ist der Effekt im Ausgleichbehälter und durch den Kühler-Deckel etwas wirklich einzigartiges.

Testmethode

Unser Ziel ist es, das Nanofluid mit drei verschiedenen Temperaturbelastungen zu testen und mit entmineralisiertem Wasser zu vergleichen. Dazu werden beide Flüssigkeiten in drei Szenarien getestet:
Szenario 1: Ein Nanoxia FX-1250 versorgt einen Magicool Slim Single 120 Radiator mit Frischluft. In diesem Szenario werden wir sehr hohe Temperaturen sehen.
Szenario 2: An der Rückseite des Magicool-Radiators wird ein weiterer Nanoxia FX-1250 angebracht. Dadurch werden die Temperaturen etwas niedriger als im ersten Szenario.
Szenario 3: Zwei der Nanoxia-Lüfter kühlen einen Aqua Computer airplex pro 240 Radiator. So werden nochmals etwas tiefere Temperaturen als in den vorangegangenen Szenarien erreicht.
Ein Testlauf besteht aus einer vollen Auslastung aller vier Prozessorkerne mit Prime95 während 65 Minuten. Die ersten 45 Minuten dienen als Aufwärmphase, gefolgt von einem 20-minütigen Testfenster. Zwei Temperatursensoren in der Kühlflüssigkeit und drei Temperatursensoren an der Luft werden vom T-Balancer verwaltet, der die Daten im 5-Sekunden-Intervall aufzeichnet. Die CPU- und Core-Temperaturen werden ebenfalls im 5-Sekunden-Intervall in einer Log-Datei festgehalten.

Die erreichten Werte errechnen sich jeweils als Differenz zur Umgebungstemperatur. Gemäss der Konvention geben wir die Temperaturen in Kelvin an, wobei ein Kelvin einem Grad Celsius Temperaturdifferenz entspricht.

Um mögliche Fehlerquellen weiter zu minimieren, wird jeder Testlauf drei mal wiederholt und aus den erreichten Temperaturen (die nur minimal von Testlauf zu Testlauf abweichen) wird der Durchschnitt ausgerechnet.
Resultate

CPU-Temperatur



Das Diagramm zeigt die Resultate jedes Szenarios mit Wasser in grau und mit Nanofluid in rot. Aus den Daten lässt sich schließen, dass das Nanofluid erst ab einer gewissen Temperaturschwelle zu wesentlich besseren Resultaten als entmineralisiertes Wasser führt. Die beiden Szenarien, in denen zwei Lüfter eingesetzt werden, zeigen eigentlich keine Unterschiede zwischen Wasser und Nanofluid, denn die minimalen Abweichungen, die hier aufgezeichnet sind, könnten ebensogut Zufallsschwankungen sein.
Das Szenario mit der höchsten Temperatur-Last zeigt dagegen ein überraschendes Resultat: Das Nanofluid setzt sich um ganze 1,6 Kelvin vom Wasser ab. Das ist ein sehr beachtlicher Unterschied.


Temperatur der Flüssigkeit



Betrachten wir die Temperatur der Flüssigkeit, zeigt sich ein ähnliches Bild: Bei sehr hoher Temperatur bleibt das Nanofluid deutlich kühler als das Wasser, bei geringeren Temperaturbelastungen werden die Unterschiede sehr klein. Die "kritische Schwelle" nach der sich das Nanofluid deutlicher vom Wasser abzusetzen beginnt, scheint dann zu beginnen, wenn die Flüssigkeit ca. 33 Grad Celsius erreicht.



Weitere Beobachtungen

Das Nanofluid funktioniert in der Praxis problemlos als Wasser-Ersatz. Es hat keine andere Konsistenz als Wasser und muss nicht anders gehandhabt werden. Weder der Pumpe noch irgendwelchen anderen Komponenten bereiteten die Nanopartikel feststellbare Schwierigkeiten, das Befüllen und Entlüften des Kreislaufs ging ebenso reibungslos, wie das auch mit Wasser der Fall ist. Im Testkreislauf befinden sich ein Filterschwamm, ein Netzfilter und der EK Supreme. Wir konnten in keinem dieser drei Teile irgendwelche Rückstände feststellen und alle Komponenten ließen sich sehr einfach und rückstandlos vom Nanofluid reinigen.

Kurz: Wir konnten keinerlei Probleme mit der Flüssigkeit feststellen.
Fazit

Der Test zeigt sehr deutlich, dass das Nanofluid erst bei hohen Temperaturen zu einem eindeutig feststellbaren Vorteil führt. Es ist somit im vornhinein klar, dass Nanofluid für Systeme, die mit riesen-Radiatoren ausgestatten sind, wenig hitzige Komponenten enthalten oder mit Chillern gekühlt werden, keinen praktischen Nutzen mit sich bringt. Sehr interessant wäre zu sehen, wie sich Nanofluid in einem stark übertakteten Multi-GPU-System mit enormer Hitzebelastung schlägt. Wenn es uns möglich ist, werden wir entsprechende Tests durchführen.

Ganz abgesehen von der Leistung ist ein weiterer Aspekt des Nanofluid sehr erwähnenswert: Es ermöglicht, den Kreislauf mit einer strahlend weissen, undurchsichtigen Flüssigkeit zu befüllen, ohne dass daraus schlechtere Temperaturen resultieren - etwas, was sich nicht von jedem bunten Wasserzusatz sagen lässt. Ausgleichsbehälter, Schläuche und Kühler von dieser weißen Flüssigkeit durchflutet zu sehen, hat einen ganz besonderen optischen Anreiz und in Anbetracht des "schwarz-weiss-Trends", der sich in der WaKü-Modding-Szene zur Zeit breit macht, könnte dies ein entscheidendes Kaufargument für das Nanofluid sein.


WICHTIGER HINWEIS:
Nanoxia haben seit der Veröffentlichung dieses Previews vermehrt Anfragen wegen eines Nanofluid erhalten. Wir möchten an dieser Stelle nochmals deutlich darauf hinweisen, dass das Nanofluid nicht von Nanoxia hergestellt wird!
Von Nanoxia stammen lediglich die Lüfter, die wir bei den Tests an den Radiatoren verwendet haben. Wenn genaueres über den Hersteller des Nanofluid bekannt wird, werdet ihr es natürlich auf DeXgo.com erfahren.
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Weitere Informationen

Dieser Artikel wurde von HESmelaugh verfasst.
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