-
鄒小姐：13326633089 -
-
cac_sales@sina.com 
上一篇貼子“70W氮化硼柔性散熱膜，完美匹配5G通訊要求”，有小伙伴提出了關于“Z軸導熱率”問題，今天的帖子就繼續挖掘一下Z軸導熱率相關話題。對于手機散熱系統而言，液冷銅管/VC均熱板，石墨/石墨烯導熱膜，銅箔，各種導熱凝膠，當然還有我們非常關注的具有低介電常數的絕緣的白石墨六方氮化硼（烯）散熱膜，都是以高熱導能力來讓手機熱量散去。
對更高性能、功能和更小外形尺寸的需求正在增加移動設備的散熱挑戰，特別是當許多用電組件在更小的空間內產生更多熱量時。更多的熱量產生需要先進的導熱設計，以便在設備表面更均勻地散發熱量。而我們今天所提的絕熱氣凝膠材料就是一個特別的解決方案，可以讓手機、筆記本等設備擁有更加可控的散熱方案。這個思路就是怕導熱材料Z軸導熱能力太好，想要抑制一下熱量在Z軸發生傳導。
Z 軸導熱不給力？這正是解題思路
我們知道，在手機內部，Z
軸的空間最短，X 軸空間較長，Y 軸空間最充裕，在輕薄手機上 Z 軸的空間更加局促。如果只是無腦加速熱傳遞，局部熱量沿 Z
軸方向快速傳遞到手機表面，只會讓手機摸起來更燙手，造成手機發熱嚴重的錯覺。削減甚至隔斷 Z 軸空間的熱傳導能力，讓局部元器件發熱更多向 X 軸和
Y
軸的方向傳導，就能做到迅速散熱的同時，還兼顧觸摸手感。當然，除了手感不行，手機內部零件是高密堆積，熱源如果不是按照設定的方式走，而是散發給無辜的部件，輕則是發熱降頻卡機，重則引起這些部件損傷也是不可取的。
手機煎蛋 不是笑談，是真燙手
如下是手機背板的表面溫度分布示意圖，左邊是Z軸沒有通過特殊手段干涉的表面溫度分布，在某些區域存在不利熱點，右邊是在某些“特定手段”干預下溫度溫度，熱量在XY擴散，溫度分布比較均勻。根據國際安全標準UL/IEC 62368-1 的標準，電話表面溫度不應高過攝氏48℃，若持續保持或超過這溫度就會有可能造成燙傷、電池損壞或爆炸等安全問題。
雖然，手機里普遍使用的石墨散熱膜自身就是一個各向異性的導熱材料，其面內（XY面）熱導率大約在150-1500 W/（m·K）與層間（Z軸）導熱率大約W/（m·K)差異甚大。較高的平面熱導率及較低的垂直熱導率，這種特殊的導熱結構使得熱流可以很快地沿平面傳播，較難穿透其散熱膜的垂直方向。雖然垂直方向熱導率看似弱雞，實際上離絕熱還是有些距離，熱量在XY方向傳導的同時也在Z方向傳導，從而導致熱點產生。
產品案例1：據小米官方微博透露，小米11嘗試了全新的隔熱材料納米氣凝膠，隔斷了手機發熱沿Z軸的傳導通道，阻斷了內部熱源與手機表面之間的傳遞路徑，阻隔的這部分熱量，通過小米11內部的頂級立體散熱系統在X軸和Y軸傳導，這樣既解決了局部發熱的問題保證芯片的正常工作，又避免了局部的單點發熱還沒來得及均熱，就過早被手掌感知。
圖片來源：散熱設計新探索：小米11首次應用納米隔熱材料（小米官微）
手機越薄，Z軸問題處理越需要細膩
據稱小米11頂級的立體散熱系統配合納米氣凝膠“一疏一堵”的獨特散熱方案，可以讓用戶無論是游戲還是視頻，都能安心使用無需擔心發熱問題。據官微消息稱，這個納米氣凝膠內部是以二氧化硅為主。
產品案例2：在戈爾公司的官網，小編也看到了關于移動電子產品的 GORE® 隔熱材料的介紹。這個產品一樣使用了氣凝膠來實現絕熱功能，從而增強了熱擴散效果。據其官網介紹：GORE Thermal Insulation 通過更好地控制Z軸熱導率，從而實現熱量的可控流動，可與石墨或熱管結合以優化性能，通過用更薄的絕緣材料代替氣隙，在保持性能的同時實現更薄的設計。如下是應用案例：
氣凝膠是個什么神奇物品呢？
氣凝膠是一種由納米級顆粒或者聚合物單體相互聚合構成的具有三維網絡骨架的納米多孔材料，具有低密度、高比表面積、高孔隙率、低導熱率等優異的特性。
相較于其他隔熱材料，氣凝膠納米級的孔徑明顯小于空氣分子的平均自由程，可限制氣態傳熱。復雜的納米孔結構增加了傳熱途徑，從而降低固體傳熱。所以，氣凝膠材料具有極低的導熱率，廣泛應用于高溫爐窖、超聲速飛行器等高溫隔熱領域。隨著新能源的汽車市場的崛起，近年來，氣凝膠在新能源電池保溫、絕熱、防火也有著重要應用。
氣凝膠用于手機散熱系統算是一個新的嘗試，不過5G通訊設備的導熱散熱需求確實是不容忽視的，說不定這個解題思路還不錯呢。
拓展閱讀：
編輯：粉體圈 小白
版權聲明：
本文為粉體圈原創作品，未經許可，不得轉載，也不得歪曲、篡改或復制本文內容，否則本公司將依法追究法律責任。
