数据中心与算力设备的热管理需求正经历一场静默而深刻的技术变革。随着英伟达GB200/GB300等高性能芯片热设计功耗突破2700瓦特，远超传统风冷散热极限，液冷技术已从备选方案升级为AI高算力场景下的唯一可行解。同时，在“双碳”政策推动下，政府对PUE（电源使用效率）监管日益趋严。在这一技术转型浪潮中，氟材料依托其独特的化学稳定性与热物理性能，在冷却介质、管路传输与芯片级散热等环节扮演了关键角色，成为驱动液冷系统高效运行的核心材料。

一、氟化液：浸没液冷系统的“血液”

液冷技术主要包括冷板式液冷、浸没式液冷和喷淋式液冷。

1.1 冷板式液冷

冷板式液冷是服务器芯片等高发热元件的热量，通过冷板间接传递给液体进行散热的一种技术，可分为单相冷板液冷和相变冷板液冷。其中，单相冷板液冷中的冷却介质通常以水基（乙二醇水溶液、丙二醇水溶液或去离子水）为主；而相变冷板液冷中，冷却液流过冷板换热器，吸收服务器产生的热量发生相变，以汽化的形式带走热量。近日，曙光数创推出相变间接液冷数据中心整体解决方案C7000-F，据悉采用自研电子氟化液冷媒SFP-1025F，彻底解决单相冷板的水质和泄漏隐患。

1.2浸没式液冷

浸没式液冷是服务器完全浸泡在冷却液中，全部发热元件热量直接传递给冷却液。根据冷却液是否发生相变，可分为单相浸没式液冷和相变浸没式液冷两类。单相浸没式液冷通过冷却液循环流动把热量带走，不发生相态转变，冷却液可选的范围较广，常用的有氟碳类、有机硅油、碳氢类合成油、矿物油、酯类合成油；而两相浸没液冷通过液冷蒸发冷凝相变进行散热，依靠物质的潜热变化传递热量，液体吸收元器件的热量气化，遇到冷凝器后变回液体，因此相变浸没液冷的过程控制更加复杂、对冷却液的要求也更为苛刻。

图 单相浸没式液冷（左）与两相浸没液冷（右）示意图

电子氟化液作为浸没式液冷的核心介质，其性能直接决定了系统的散热效率与可靠性。这类材料具有优异的物理化学特性：化学惰性使其不会腐蚀服务器电子元件，有效延长设备使用寿命；高绝缘性保证了出色的介电常数，可防止电路短路；不可燃性为高功率密度设备的安全运行提供保障；此外，还具备优异的材料兼容性、低粘度等优势。

下表对比了不同浸没式冷却液的性能，可见氟化液在关键性能指标上优势显著（主要缺点是成本较高）。

表 浸没式冷却液性能对比

1.3 氟化液种类及主要厂家

数据中心常见的含氟冷却液包括全氟聚醚（PFPE）、氢氟醚（HFE）、氢氟烃（HFC）、氢氟烯烃（HFO）、全氟胺等。

在两相冷板液冷中，低沸点的氟化物作为工艺冷媒会有效提升冷板液冷系统可靠性（如泄漏为气态且不导电，不会危及服务器安全），氟化物在冷板内吸收热量后蒸发汽化，显著提升冷板的散热能力。根据英伟达的资料，可选氟化物包括R134a、R513A、R515B、R471A、1233zd、R1234yf、3M Novec 系列HFE-7000 等。例如，R134a用于相变冷板，可解决2.5kW/GPU,175kW/Rack的散热，最大可支持8W/(cm2·℃)的解热能力。

在浸没式液冷中，氟化液以全氟聚醚、六氟丙烯三聚体或低聚物等为主。近年来，随着市场需求的持续提升，以及3M将在2025年底退出PFAS市场所释放的国产化替代空间，国内厂商正加速突破技术与产能瓶颈，大力推动进口替代进程。

国内主要生产商（部分）

例如，长芦新材料含氟有机新材料产业化二期项目开工，计划建设2套氢氟醚装置，达产后可新增2072吨/年产能，年产值突破4亿元，后续还将涉及全氟聚醚的生产，并拓展电子氟化液在芯片制造、数据中心浸没冷却等前沿场景的应用。巨化股份巨芯冷却液项目规划5000吨/年全氟聚醚产能，由子公司创氟高科实施，分两期建设（一期1000吨/年2022年投产，二期4000吨/年筹备中）。2024全创氟高科年净利润1326万元，下一步该公司将重点推广JX浸没式冷却液商业化应用。今年3月，东阳光与中际旭创设立合资公司，联合布局液冷产业链，将专注于液冷热管理整体解决方案及产品的全球推广。

在AI算力功耗飙升与“双碳”政策驱动下，国产氟化液有望凭成本优势及快速扩产能力，全面实现国产化替代。

管路系统作为冷却液的“血管网络”，承担着输送冷却液的关键任务。其材料选择直接决定了系统的可靠性、能效及寿命。在主流液冷管路材质中，氟材料（FEP/PTFE）凭借其独特的物理化学性能，在液冷管路中得到了广泛应用。

2.1 液冷系统对管路的要求

1. 良好的耐腐蚀性：冷却液通常具有一定的化学活性，可能含有酸碱成分或在使用过程中与空气等物质发生反应，因此管路材料必须具备良好的耐腐蚀性，以防止管路被腐蚀穿孔，导致冷却液泄漏，影响系统正常运行甚至损坏设备。

2. 高可靠性和密封性：液冷系统在运行过程中，管路需要承受一定的压力，若密封性不佳，容易出现冷却液泄漏现象。一旦泄漏，不仅会降低散热效率，还可能引发短路等安全问题。所以管路要具有高可靠性，能够在长期的压力和温度变化下保持良好的密封性能。

3. 合适的柔性与刚性：在一些设备内部空间有限且结构复杂的场景中，管路需要具备一定的柔性，以便于安装和布线，能够适应狭小空间和不规则形状的布局。但同时，管路也需要有足够的刚性，以保证在承受冷却液压力和外部机械应力时不发生变形或破裂。

4. 与冷却液兼容性好：管路材料不能与冷却液发生化学反应，否则会影响冷却液的性能，降低散热效果，甚至产生沉淀、堵塞管路等问题。二者必须具有良好的兼容性，确保系统长期稳定运行。

5. 低渗透率：冷却液在管路中流动时，管路材料应具有低渗透率，防止冷却液通过管壁向外渗透，造成冷却液损耗，同时避免外部杂质通过管壁渗入冷却液，影响冷却液的纯度和性能。

2.2 液冷管路分类

主流液冷管路分为软管和金属管两种类型。软管柔韧性好，适用于空间紧凑、布线灵活的场景；金属管则凭借其高可靠性和良好的耐高温、高压性能，在一些对管路性能要求极为严苛的领域发挥重要作用。常见的管路材质包括EPDM、FEP、PTFE、不锈钢等，其中FEP和PTFE属于氟材料。不同材质的管路因其特性差异，适用于不同的应用场景。

表 不同材质管路性能指标表

表 不同管路与冷却液的兼容性

1.FEP材质

FEP波纹管（又称200度高温管，F46波纹管、透明铁氟龙波纹管、聚全氟乙丙烯波纹管或铁氟龙波纹管），具有优异的耐温、耐化学腐蚀，其耐温范围广，可在较高温度环境下工作，对各种化学物质具有很强的耐受性。

此外，FEP管的透明度高，便于观察管路内冷却液的流动情况、颜色变化以及是否存在杂质等。在一些对冷却液状态检测要求较高的应用中，这一特性能够帮助操作人员及时发现问题，保障系统的安全稳定运行。

相较于PTFE材料，FEP具有相对较好的柔性性，能够在一定程度上适应复杂的安装环境和设备内部的布线要求。在一些空间有限且需要管路有一定弯曲度的场景中，FEP管路能够通过合理的设计和安装实现高效的冷却液输送。

图 FEP波纹管

2.PTFE材质

PTFE液冷管使用PTFE材料制成，PTFE俗称“塑料王”，中文商品名还有“铁氟龙”“特氟隆”等。

化学稳定性与耐腐蚀性极佳，是已知耐腐蚀性能最佳材料之一（除熔融金属钠和液氟外）。

PTFE的耐温优异，能在-80℃至+260℃的温度下长期工作。

低摩擦系数与不粘性：PTFE的低摩擦系数使得冷却液在管路内流动时的阻力极小，能够有效降低泵的能耗，提高液冷系统的运行效率。同时，其不粘性使得管路内壁不易附着杂质和沉积物，减少了管路堵塞的风险，降低了系统的维护成本。

高电绝缘性：PTFE具有良好的电绝缘性能，能够有效防止电流泄漏，避免因冷却液导电而引发的电气安全问题。

缺点：PTFE刚性较强，不易弯曲，加工连接需要特殊工具。

常见产品：PTFE波纹管、PTFE螺旋软管（螺旋结构，可增加弹力和安装灵活性）。

图 PTFE波纹管

氟材料（FEP、PTFE）凭借独特的化学结构与性能优势，成为液冷系统管路的核心材料之一。其卓越的耐腐蚀性、宽温适应性、低渗透率及电绝缘性，完美契合液冷系统对管路“抗腐蚀、耐高低温、长寿命”的严苛要求。

与EPDM、不锈钢等材质相比，氟材料管路在化学稳定性和耐温性上优势显著，虽存在成本较高、安装工艺复杂等不足，但其综合性能仍成为高可靠性液冷系统的首选。

未来，随着数据中心高密度散热、新能源装备等领域对液冷技术的需求爆发，氟材料将凭借性能迭代与规模化应用，进一步拓展在液冷管路中的渗透率，推动液冷系统向高效、安全、长寿命方向发展。

今年3月份，英伟达发布新一代GB300 AI服务器及NVL72架构，将采用PTFE材料覆铜板（CCL）作为正交背板设计，来替代传统铜缆方案。此前，GB200曾因机架过热以及芯片间互联失效等问题延迟交付。GB300相比于GB200，TDP从1.2KW升至1.4KW，散热需求更高，同时对PCB板材在高传输速率下的电气性能等指标提出了更严格要求。

Source: Deltacomputer

PTFE CCL 背板解决方案：

预计Nvidia将过渡到基于PTFE CCL的背板解决方案，以解决传统的线缆托盘良率低和维护效率低的问题。

PTFE CCL 具有以下优势：

超低介电损耗，确保稳定的高频信号传输性能；

最大限度地降低能量损耗，提高整体系统效率。

PTFE具有优异的电气性能，是已知材料中介电特性最好的材料，其介电常数约2.1，介质损耗小于5×10^-4，显著优于主流高速材料（如PPO）。该材料广泛用于高端通信领域（例如5G天线、毫米波雷达等）。将其应用在AI服务器架构，特别是在高频信号传输和散热优化方面，被视为一项关键技术突破。据悉，GB300采用基于PTFE的PCB（40层以上）正交背板设计，可减少信号衰减和干扰，显著提升高速信号传输的稳定性，同时实现更加紧凑的机柜布局。

有机构预测显示，若按照每平米PTFE覆铜板材料约20000元估算，单个机柜使用19张PTFECCL（面积为0.15-0.2平米来），则一个机柜的PTFE覆铜板材料价值就在57万-76万元左右。假设GB300在2025年有2万柜需求，那么仅GB300带来的PTFE覆铜板材料的市场空间就在114亿-152亿元左右。（此数据仅供参考）

在AI算力爆发与“双碳”目标的双重驱动下，氟材料凭借化学稳定性、优异的热物理性能及突出的电气优势等，已成为支撑液冷系统从介质到核心部件的关键材料。从氟化冷却液的国产化替代加速突破，到氟材料（FEP/PTFE）液冷管路在高可靠性场景的规模化应用，再到PTFE CCL在尖端AI服务器架构中的创新应用，氟材料正持续推动液冷技术向着更高效、更安全、更低功耗的方向演进。展望未来，随着数据中心高密度散热需求持续释放以及新能源装备技术迭代深入，氟材料有望依托持续的性能优化与成本竞争力，进一步巩固其在液冷系统中的关键地位，为“东数西算”工程与绿色算力基础设施建设提供坚实的材料基础保障。