材料特性对比 | 铜 | 铝 |
导热系数 | 386.7W/(m·K) | 202.4W/(m·K) |
比热容 | 0.385 J/g·K | 0.897 J/g·K |
密度 | 8.96 g/cm³ | 2.7 g/cm³ |
材料成本 | 高 | 较低，是铜的1/3 |
加工成本 | 高且工艺复杂 | 低且工艺简单 |
1.导热效率的对比
导热率也叫导热系数，是衡量材料导热性能的指标，它表明单位时间、单位面积、负的温度梯度下的导热量，单位为W/m·K或W/m·℃。铜的导热系数高达386.7W/(m·K)，是铝（202.4W/(m·K)）的1.9倍。这意味着在相同体积下，铜散热器能更快吸收热量，尤其适合瞬态热冲击大的场景，如动力电池瞬间放电时的热堆积，但实际散热效果需结合热容与热对流。
什么是热容？比热容是物质的一种热学性质，它表示单位质量的某种物质温度升高（或降低）1摄氏度时所吸收（或放出）的热量。铝的比热容（0.897 J/g·K）是铜（0.385 J/g·K）的2.3倍，但铜密度（8.96 g/cm³）是铝（2.7 g/cm³）的3.3倍，因此同体积下铜的热容更高，可延缓热源温升速度。
虽然在导热率和比热容的特性上，铝逊色于铜，但这并不意味着铝制散热器就没有优势。考虑到热对流因素的影响，在对流传热系数相同的情况下，物体表面与流体的温差越大，热流量越大，散热效果越好。铝因升温快，表面与环境温差更大，在同等风量下散热速度可能反超铜。
2. 轻量化的需求
材料的密度影响材料以及产品的重量。铜的密度是8.96g/cm³，铝材的密度是2.7g/cm³ 仅为铜材的30%。相同体积下，使用铝制成的散热器在重量上更有优势，例如在新能源汽车轻量化的要求下，铝散热器更能满足需求。
3. 降本的经济性要求
虽然铜的导热效率比铝优异，但是铜作为一种重要的工业金属，其市场价格受全球经济状况、生产国的政治稳定性以及供需关系影响较大。通常情况下，铜的市场波动较为明显。相比之下，铝作为地壳中含量最高的金属，资源丰富，价格通常是铜的1/3左右。因此，铝通常被用来制作体积较大的散热器，应用于工业机械设备等。铜散热器则更多地应用于高性能计算器和服务器、IGBT功率模块等。
铲齿+CNC加工 材质：Cu1100/Cu1020
从加工成本上看，铜的质地较硬，一般采用焊接、CNC加工等较为复杂的工艺，加工成本也随之提高。铝的质地较软，加工性能良好，这使得铝散热材料在制造过程中更容易成型和加工，一般铝材制成的散热器采用挤压成型工艺，能在短时间内批量生产，降低了制造成本和生产周期。
挤压+CNC加工 材质：AL 6061/AL6063
4. 耐腐蚀性与寿命挑战
铝易氧化形成疏松氧化层，长期高温高湿环境下可能引发漏液风险，需通过阳极氧化（膜厚≥15μm）或涂层工艺强化防护。铜天然耐腐蚀，但需注意电化学腐蚀（如铜铝复合结构需镍过渡层）。
铝制液冷散热器-表面涂绝缘层
5. 选型建议
优先选铜场景：超算芯片散热、IGBT功率模块等瞬态热流密度＞500W/cm²的场合；
优先选铝场景：动力电池Pack、光伏逆变器等需要轻量化（＜15kg/kW）且成本敏感的项目。