基于石墨烯的服务器散热装置的设计(附件)【字数：7553】
摘 要本论文旨在设计一款基于石墨烯对服务器散热的装置，服务器的散热装置主要由石墨烯以及若干模块组成，主要涉及石墨烯、服务器、散热装置等内容。主要通过石墨烯片对服务器进行散热，首先将石墨烯片贴敷于服务器表面，然后通过KVM管理模块进行管理控制，并通过交换模块和接口模块与其他模块进行连接实现整个散热系统的连通性，接着由石墨烯对服务器进行快速散热。本设计从概述、总体设计、具体实现的顺序进行。本次设计主要解决了传统服务器散热效果不良的问题，石墨烯是一种新型材料且生产成本较低，对于未来时代发展的要求，石墨烯是最理想的材料之一。
目录
一、 概述 1
（一）时代背景 1
（二）国内外研究情况 1
（三）目的及意义 2
二、 设计内容 2
（一）服务器的设计内容 2
1服务器与计算机 2
2刀片式服务器结构 3
（二）新型材料石墨烯 5
1石墨烯结构 5
2石墨烯理化性质 6
3石墨烯散热材料的优势 7
（三）服务器散热装置的具体实施方式 9
1散热装置的组成 9
2操作步骤 10
三、 本次论文中的设计已取得的成果 13
结论 14
参考文献 15
致谢 16
概述
（一）时代背景
随着新时代的发展，现代化人们生活节奏不断加快，工作效率也是更上新高。为满足时代的发展人们不断进行发明创造，网络方面服务器的性能在不断的提高，网络应用的范围也在不断的扩大。本次设计研究的内容主要是关于服务器的散热装置，主要用到一种新型的散热材料，石墨烯。众所周知，服务器是计算机的一种，它比普通的计算机运行更快、负载更高，具有高速的CPU运算能力和长时间的可靠运行。在即将到来的5G时代里服务器的性能需要大幅度的提升，而传统的服务器散热装置一定不能够满足提升后的服务器的散热需求，所以本设计是《基于石墨烯的服务器散热装置的设计》。
（二）国内外研究情况
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图11 服务器的应用
服务器在网络中可以为计算机提供计算或者应用服务，具备承担响 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
应服务请求、承担服务、保障服务的能力，如图11所示。
（三）目的及意义
随着时代发展步伐的不断加快，人们对于网络产品的要求也越来越高，普通的网络产品已经无法满足人们对于工作生活的需求。对于即将到来的5G时代，那些不能满足5G运行的网络产品将慢慢的被取代或抛弃，只有跟得上时代发展的网络产品才能成为人们选择。
而《基于石墨烯的散热装置的设计》设计就是能够成为人们选择满足人们需求和时代发展的新型网络产品。在不影响人们正常工作的情况下对传统服务器进行改良，按服务器的外形进行分类有：机架式服务器、刀片服务器、塔式服务器和机柜式服务器。其中只有刀片式服务器当中的每块刀片都是“热插拔”的，在机箱内可以插多个卡式的服务器单元，每块“刀片”就是一块系统主板，类似于一个个独立的服务器。而这样所带来的好处就是每个单独的服务器连接起来可以提供一个高速的网络环境，共享网络资源。而这个设计也刚好利用服务器的这一特点，将连接起来的服务器与石墨烯这一新型材料相结合并连接其他模块形成一个服务器冷却系统，降低服务器在高频率使用情况下所产生的热量。
设计内容
（一）服务器的设计内容
1服务器与计算机
现代科技的发展水平已经达到了很高的层次，以前人们的假设和猜想已经有很多在现代得以实现，这表示人类文明在不断的向更好的方向发展。
早在1889年一位美国的科学家研制出以电力为基础的电动制表机，用来储存计算资料，那是最早出现的计算机的功能。在那之后另一位美国科学家继续研究在1930年造出首台模拟电子计算机，最后终于在1946年世界上第一台电子计算机在美国问世，前后共经历50多年的时间表明电子计算机时代的到来。
在往后的发展中计算机又经历了：第一代电子管数字机、第二代晶体管数字机、第三代集成电路数字机、第四代大规模集成电路计算机这几代的发展，每一代计算机在所处的历史时期都发挥着重要的作用——推动时代的进步，同时也标志着计算机由简单到复杂、由低级到高级的不断成熟为以后计算机时代奠定了基础。通过计算机几个不同时代的发展现代的计算机可以分为超级计算机和网络计算机两大类，超级计算机如图22所示：是由成百上千的处理器组成的用于计算大型复杂问题的计算机，具有功能最强、运算速度最快、存储容量最大等特点的一类计算机。
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图21网络计算机
而服务器则属于第二类网络计算机如图21所示，是对一些能通过网络对外提供服务的高性能计算机的专指。服务器相对于普通计算机具有运行更快、负载更高、价格更贵等特点，又因为它是针对具体的网络应用而特别定制的所以对于CPU、芯片组、内存、磁盘系统等硬件的要求都较高。服务器的外形有机架式、刀片式、塔式和机柜式。其中刀片式服务器在机箱内可插装多个卡式的服务器单元，实现高可用和高密度。
2刀片式服务器结构
图22是刀片服务器散热装置所对应的刀片服务器整体结构示意图：/
图22刀片服务器整体结构示意图
1KVM（Keyboard Video Mouse）管理模块；
2刀片服务器；
3冷却系统；
4机箱；
KVM管理模块（键盘Keyboard、显示器Video、鼠标Mouse）即利用一组键盘、显示器和鼠标实现对多台设备的控制。刀片服务器即我们常见服务器的一种，是指在标准高度的机架式机箱内可插装多个卡式服务器单元，实现高可用和高密度。冷却系统，即使服务器在工作情况下保持在适当温度范围内。机箱主要用来放置刀片服务器的卡式单元。
本次设计的服务器是散热系统主要由刀片式服务器和石墨烯冷却系统两部分组成。机箱主要用于放置KVM管理模块（开源的系统虚拟化模块）、冷却系统和若干刀片；KVM管理模块位于机箱底部并于位于KVM管理模块上方的冷却系统相连，用于进行热插拔使刀片服务器冷却；若干刀片位于机箱中间，每个刀片通过位于刀片侧面的交换模块与相邻刀片紧密相连，用于相邻两个刀片之间的互联。
图23是刀片服务器散热装置所对应的刀片内置结构示意图：
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图23刀片内置结构示意图
5．交换机；
6．交换模块；
7．负载均衡模块；
8．电源模块；
9．接口模块。
交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备，拥有多个端口每个端口具有桥接功能。交换模块主要与交换机连接负责与外界信息的接入和输出。负载均衡模块用于均衡机箱内各个刀片的负载量。电源模块主要负责与电源的连接保证服务器能够持续进行工作。接口模块拥有连接功能，主要用于各模块之间的连接。
目录
一、 概述 1
（一）时代背景 1
（二）国内外研究情况 1
（三）目的及意义 2
二、 设计内容 2
（一）服务器的设计内容 2
1服务器与计算机 2
2刀片式服务器结构 3
（二）新型材料石墨烯 5
1石墨烯结构 5
2石墨烯理化性质 6
3石墨烯散热材料的优势 7
（三）服务器散热装置的具体实施方式 9
1散热装置的组成 9
2操作步骤 10
三、 本次论文中的设计已取得的成果 13
结论 14
参考文献 15
致谢 16
概述
（一）时代背景
随着新时代的发展，现代化人们生活节奏不断加快，工作效率也是更上新高。为满足时代的发展人们不断进行发明创造，网络方面服务器的性能在不断的提高，网络应用的范围也在不断的扩大。本次设计研究的内容主要是关于服务器的散热装置，主要用到一种新型的散热材料，石墨烯。众所周知，服务器是计算机的一种，它比普通的计算机运行更快、负载更高，具有高速的CPU运算能力和长时间的可靠运行。在即将到来的5G时代里服务器的性能需要大幅度的提升，而传统的服务器散热装置一定不能够满足提升后的服务器的散热需求，所以本设计是《基于石墨烯的服务器散热装置的设计》。
（二）国内外研究情况
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图11 服务器的应用
服务器在网络中可以为计算机提供计算或者应用服务，具备承担响 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
应服务请求、承担服务、保障服务的能力，如图11所示。
（三）目的及意义
随着时代发展步伐的不断加快，人们对于网络产品的要求也越来越高，普通的网络产品已经无法满足人们对于工作生活的需求。对于即将到来的5G时代，那些不能满足5G运行的网络产品将慢慢的被取代或抛弃，只有跟得上时代发展的网络产品才能成为人们选择。
而《基于石墨烯的散热装置的设计》设计就是能够成为人们选择满足人们需求和时代发展的新型网络产品。在不影响人们正常工作的情况下对传统服务器进行改良，按服务器的外形进行分类有：机架式服务器、刀片服务器、塔式服务器和机柜式服务器。其中只有刀片式服务器当中的每块刀片都是“热插拔”的，在机箱内可以插多个卡式的服务器单元，每块“刀片”就是一块系统主板，类似于一个个独立的服务器。而这样所带来的好处就是每个单独的服务器连接起来可以提供一个高速的网络环境，共享网络资源。而这个设计也刚好利用服务器的这一特点，将连接起来的服务器与石墨烯这一新型材料相结合并连接其他模块形成一个服务器冷却系统，降低服务器在高频率使用情况下所产生的热量。
设计内容
（一）服务器的设计内容
1服务器与计算机
现代科技的发展水平已经达到了很高的层次，以前人们的假设和猜想已经有很多在现代得以实现，这表示人类文明在不断的向更好的方向发展。
早在1889年一位美国的科学家研制出以电力为基础的电动制表机，用来储存计算资料，那是最早出现的计算机的功能。在那之后另一位美国科学家继续研究在1930年造出首台模拟电子计算机，最后终于在1946年世界上第一台电子计算机在美国问世，前后共经历50多年的时间表明电子计算机时代的到来。
在往后的发展中计算机又经历了：第一代电子管数字机、第二代晶体管数字机、第三代集成电路数字机、第四代大规模集成电路计算机这几代的发展，每一代计算机在所处的历史时期都发挥着重要的作用——推动时代的进步，同时也标志着计算机由简单到复杂、由低级到高级的不断成熟为以后计算机时代奠定了基础。通过计算机几个不同时代的发展现代的计算机可以分为超级计算机和网络计算机两大类，超级计算机如图22所示：是由成百上千的处理器组成的用于计算大型复杂问题的计算机，具有功能最强、运算速度最快、存储容量最大等特点的一类计算机。
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图21网络计算机
而服务器则属于第二类网络计算机如图21所示，是对一些能通过网络对外提供服务的高性能计算机的专指。服务器相对于普通计算机具有运行更快、负载更高、价格更贵等特点，又因为它是针对具体的网络应用而特别定制的所以对于CPU、芯片组、内存、磁盘系统等硬件的要求都较高。服务器的外形有机架式、刀片式、塔式和机柜式。其中刀片式服务器在机箱内可插装多个卡式的服务器单元，实现高可用和高密度。
2刀片式服务器结构
图22是刀片服务器散热装置所对应的刀片服务器整体结构示意图：/
图22刀片服务器整体结构示意图
1KVM（Keyboard Video Mouse）管理模块；
2刀片服务器；
3冷却系统；
4机箱；
KVM管理模块（键盘Keyboard、显示器Video、鼠标Mouse）即利用一组键盘、显示器和鼠标实现对多台设备的控制。刀片服务器即我们常见服务器的一种，是指在标准高度的机架式机箱内可插装多个卡式服务器单元，实现高可用和高密度。冷却系统，即使服务器在工作情况下保持在适当温度范围内。机箱主要用来放置刀片服务器的卡式单元。
本次设计的服务器是散热系统主要由刀片式服务器和石墨烯冷却系统两部分组成。机箱主要用于放置KVM管理模块（开源的系统虚拟化模块）、冷却系统和若干刀片；KVM管理模块位于机箱底部并于位于KVM管理模块上方的冷却系统相连，用于进行热插拔使刀片服务器冷却；若干刀片位于机箱中间，每个刀片通过位于刀片侧面的交换模块与相邻刀片紧密相连，用于相邻两个刀片之间的互联。
图23是刀片服务器散热装置所对应的刀片内置结构示意图：
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图23刀片内置结构示意图
5．交换机；
6．交换模块；
7．负载均衡模块；
8．电源模块；
9．接口模块。
交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备，拥有多个端口每个端口具有桥接功能。交换模块主要与交换机连接负责与外界信息的接入和输出。负载均衡模块用于均衡机箱内各个刀片的负载量。电源模块主要负责与电源的连接保证服务器能够持续进行工作。接口模块拥有连接功能，主要用于各模块之间的连接。
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