Langzeitbetrachtung und Pump-Out-Test
Beim Pump-Out-Test wurde anstelle eines klassischen Alterungstests über Wochen erneut der sogenannte „Bläh-Test“ durchgeführt. Dieser Test simuliert das thermische Verhalten einer Wärmeleitpaste unter realen Bedingungen, indem gemessen wird, wie sich die Schichtstärke zwischen Zimmertemperatur und der maximalen Betriebstemperatur eines PCs verändert. Entscheidend ist hierbei, dass der Druck auf die Paste konstant bleibt, während sich ihr Volumen aufgrund der thermischen Ausdehnung verändert.
In einem idealen Szenario würde eine Paste mit hoher Viskoelastizität sich gleichmäßig ausdehnen und beim Abkühlen wieder in ihre ursprüngliche Form zurückkehren, ohne dass sich Material seitlich verdrängt oder Luft eingeschlossen wird. In der Praxis sieht das jedoch anders aus: Da Kühler mechanisch fest verschraubt sind, können sie sich nicht gezielt an das veränderte Volumen der Paste anpassen. Die Paste kann sich somit nicht einfach nach oben ausdehnen, sondern wird seitlich verdrängt – ein Effekt, der als Pump-Out bekannt ist. Dieser Effekt ist besonders relevant für Grafikkarten mit glatten Kühlflächen, da hier die Adhäsion der Paste an den Kontaktflächen eine noch größere Rolle spielt.
Sobald sich die Paste unter Hitzeeinwirkung ausdehnt, wird ein Teil davon aus dem eigentlichen Kontaktbereich herausgedrückt. Da dieser Materialverlust irreversibel ist, bleibt mit jedem thermischen Zyklus weniger Paste zwischen den Oberflächen zurück. Mit der Zeit entstehen dadurch Bereiche mit unzureichender oder gar keiner Wärmeleitpaste mehr, was den Wärmewiderstand erhöht und zu höheren Temperaturen führt. Der Pump-Out-Effekt wird umso stärker, je geringer die innere Kohäsion der Paste ist, also je leichter sich die thermisch leitfähigen Partikel in der Matrix verschieben und durch die thermischen Zyklen von der Kontaktfläche verdrängt werden.
Mit dem TIMA5-Messgerät lässt sich dieser Prozess detailliert analysieren, da hier ein Messkopf eingesetzt wird, der sich bei konstantem Druck nach oben bewegt, sobald die Paste sich thermisch ausdehnt. Das bedeutet, dass nicht nur die absolute Schichtdicke, sondern auch der Volumenzuwachs während der Erwärmung präzise erfasst werden kann. Dieser Messaufbau erlaubt eine genaue Quantifizierung der thermischen Ausdehnung einer Paste und gibt Aufschluss darüber, wie stark sie sich bei steigender Temperatur in ihrer Schichtdicke verändert. Da Grafikkarten aufgrund ihrer glatten Oberflächen eine geringere mechanische Verzahnung mit der Paste haben, sind sie besonders anfällig für Pump-Out-Effekte, wodurch solche Tests besonders relevant für die Langzeitstabilität von Pasten in diesem Anwendungsbereich sind.
Ein wesentlicher Faktor in der Bewertung einer Paste ist also nicht nur ihre anfängliche Performance, sondern auch, wie gut sie sich über viele Wärmezyklen hinweg im Kontaktbereich hält. Eine Paste mit hoher Viskoelastizität kann diesen Effekt zwar teilweise kompensieren, indem sie sich beim Abkühlen wieder in Richtung des Kontaktbereichs zusammenzieht, doch dieser Mechanismus ist nur begrenzt wirksam. Mit etwas Pech kann der kontrahierende Effekt beim Abkühlen sogar dazu führen, dass Luft in die entstandenen Hohlräume eingesaugt wird, was die Wärmeableitung weiter verschlechtert. Gerade für Anwendungen mit häufigen Temperaturwechseln, wie sie bei Grafikkarten typisch sind, ist eine niedrige Neigung zum Pump-Out daher entscheidend für eine langfristig stabile Kühlleistung.
Absolutwerte sind natürlich für die meisten Leser nur schwer zu überblicken, also muss man es auf die Ausgangsstärke normalisieren. Wir sehen, dass die Paste mit deutlich unter 60% Zunahme der Schichtstärke (also auf rund 158%) zu den haltbaren Pasten gehört und sie ähnlich wie die Polartherm X10 agiert. Die Einteilung in verschiedene Schätzwerte für die Haltbarkeit (“Estimates”) beziehen sich auf glatte Oberflächen wie Dies und polierte bzw. sauber vernickelte Kühler. Trotz diverser Einschränkungen besitzt der Test einen hohen Praxisbezug.
Er zeigt, wie stark sich eine Paste unter Temperatureinfluss volumetrisch verändert, was direkt mit ihrer Neigung zum Pump-Out korreliert. Eine Paste, die sich im Test stark ausdehnt, wird auch in der Praxis eher dazu neigen, seitlich aus dem Kontaktbereich herausgedrückt zu werden. Umgekehrt deutet eine geringe Volumenänderung auf eine stabile Paste hin, die auch bei häufigen Temperaturzyklen ihre Position zwischen den Kontaktflächen beibehält. Darüber hinaus ist der Bläh-Test ein wertvoller Indikator für die Haltbarkeit einer Paste. Pasten, die bei Erwärmung und Abkühlung ihre Form weitgehend behalten, sind in der Regel widerstandsfähiger gegenüber mechanischen Belastungen und zeigen eine geringere Neigung, Luft einzuschließen oder Hohlräume zu bilden. Dies ist besonders wichtig für Komponenten wie Grafikkarten, bei denen die Kühlflächen oft glatt sind und keine zusätzliche mechanische Verankerung der Paste ermöglichen.
Obwohl der Test nicht alle Aspekte des praktischen Einsatzes abbildet, bietet er doch bereits eine recht gute Grundlage für die Beurteilung der langfristigen Stabilität und Effizienz von Wärmeleitpasten. Das mechanische Auflösen einer Mischung und chemische Veränderungen kann man so natürlich nicht ermitteln. Das muss man fairerweise auch mit anmerken. Aber auch nach mehreren Stunden mit harten Zyklen sieht die Paste noch wirklich ordentlich aus, und dass da es vereinzelte Abrisse gibt, liegt am Druck und dem Anheften an den beiden Testkörpern. Aber die herausgepresste Paste beim BLT-Test sieht wirklich noch homogen und fast schon cremig, vor allem aber auch blasenfrei aus. Damit kann ich gut leben.
Fazit und Zusammenfassung
Der Test der Thermal Grizzly Duronaut zeigt eine deutliche Verbesserung gegenüber früheren Produkten wie der Thermal Grizzly Kryonaut und ist ein sichtbarer Fortschritt. Die Zeiten unsicherer Bestellungen von Hochleistungspasten über chinesische Marktplätze oder zweifelhafte Quellen scheinen mit der Markteinführung dieses Produkts dann auch vorbei zu sein. Im Test wurde bewusst eine handelsübliche Retail-Packung aus der Massenproduktion verwendet, um sicherzustellen, dass die Serienprodukte dieselbe Leistung erbringen wie der Prototyp und die ersten Samples. Das Ergebnis bestätigt die erwartete Effizienz und Stabilität der Paste.
Die Duronaut zeichnet sich durch eine gewisse Viskosität aus, was zwar das Auftragen etwas erschwert, jedoch dafür sorgt, dass die Paste nach dem Auftragen stabil bleibt und nicht wieder unkontrolliert aus dem Kontaktbereich gedrückt wird. Eine leichte Erwärmung erleichtert das Applizieren und verbessert die Anpassung an mikroskopische Unebenheiten der Kontaktflächen. In meinen Tests zeigte die Paste eine hervorragende Kompression, wodurch dünne Schichtstärken von unter 25 µm möglich sind – ideal für glatte Oberflächen wie die von Grafikkarten oder guten, planen CPUs.
In Vergleichstests übertrifft die Duronaut die DOWSIL TC-5550 in der Wärmeleitfähigkeit bei dünnen Schichten deutlich, auch wenn sie nicht ganz an das Niveau der DOWSIL TC-5888 heranreicht. Der Pump-Out-Test, der anstelle eines langen Alterungstests durchgeführt wurde, zeigt, dass die Duronaut eine geringe Neigung zur Volumenveränderung unter thermischen Belastungen hat. Mit einer Schichtstärkenzunahme von weniger als 60% gehört sie zu den stabileren Pasten. Dies deutet auf eine gute Langzeitstabilität hin, insbesondere bei Anwendungen mit häufigen Temperaturwechseln wie auf GPUs.
Die Materialanalyse bestätigt die hochwertige Zusammensetzung der Paste, was die gute Performance unterstützt. Auch nach mehreren thermischen Zyklen bleibt die Paste homogen und blasenfrei, was ihre Eignung für den langfristigen Einsatz ermöglich. Mit einem Preis von etwa 9 Euro pro 2-Gramm-Tube liegt die Duronaut im mittleren Preissegment, bietet jedoch ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis im Vergleich zu deutlich teureren Alternativen. Die zusätzliche Echtheitsprüfung per QR-Code ist ein praktisches Feature, auch wenn die Bedienung auf dem Smartphone etwas umständlich sein kann. Fazit: kann man kaufen, wenn man sowas braucht. Und eine Bitte an Thermal Grizzly: Jetzt bitte nicht wieder 10 Jahre auf den Lorbeeren ausruhen 🙂
Thermal Grizzly Duronaut Wärmeleitpaste, 2g (TG-D-002-R)
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