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邹小姐：13326633089 -
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上一篇贴(tie)子“70W氮化硼柔性散热膜，完美匹配5G通讯要求”，有小伙伴提出了关于“Z轴导热率”问题，今天的帖子就继续挖掘一下Z轴导热率相关话题。对于手机散热系统而言，液冷铜管/VC均热板，石墨/石墨烯导热膜，铜箔，各种导热凝胶，当然还有我们非常关注的具有低介电常数的绝缘的白石墨六方氮化硼（烯）散热膜，都是以高热导能力来让手机热量散去。
对更(geng)高(gao)性(xing)能(neng)、功能(neng)和更(geng)小(xiao)外形尺寸的(de)需(xu)求正(zheng)在(zai)增加移动设(she)备的(de)散热(re)(re)(re)(re)挑战，特(te)别是(shi)当(dang)许多(duo)用电组件在(zai)更(geng)小(xiao)的(de)空间(jian)内产(chan)(chan)生(sheng)(sheng)更(geng)多(duo)热(re)(re)(re)(re)量时。更(geng)多(duo)的(de)热(re)(re)(re)(re)量产(chan)(chan)生(sheng)(sheng)需(xu)要先(xian)进的(de)导热(re)(re)(re)(re)设(she)计，以便在(zai)设(she)备表面更(geng)均匀地散发热(re)(re)(re)(re)量。而(er)我们今(jin)天所(suo)提的(de)绝热(re)(re)(re)(re)气凝胶材料就是(shi)一个(ge)特(te)别的(de)解决(jue)方案，可(ke)以让手机、笔记本等设(she)备拥有(you)更(geng)加可(ke)控的(de)散热(re)(re)(re)(re)方案。这个思路就是怕导(dao)热材料(liao)Z轴导热能力太好，想要抑制一下热量在Z轴发生传导。
Z 轴导热不给力？这正(zheng)是(shi)解题(ti)思(si)路
我们知道(dao)，在手机内(nei)部(bu)，Z
轴的空间最短，X 轴空间较长，Y 轴空间最充裕，在轻薄手机上 Z 轴的空间更加局促。如果只是无脑加速热传递，局部热量沿 Z
轴方向快速传递到手机表面，只会让手机摸起来更烫手，造成手机发热严重的错觉。削减甚至隔断 Z 轴空间的热传导能力，让局部元器件发热更多向 X 轴和
Y
轴的方向传导，就能做到迅速散热的同时，还兼顾触摸手感。当然，除了手感不行，手机内部零件是高密堆积，热源如果不是按照设定的方式走，而是散发给无辜的部件，轻则是发热降频卡机，重则引起这些部件损伤也是不可取的。
手机煎(jian)蛋(dan) 不是笑谈，是(shi)真(zhen)烫手
如下是(shi)手机背板的表面温度分布(bu)示意图(tu)，左边是(shi)Z轴没有通过特殊手段干涉的表面温度分布，在某些区域存在不利热点，右边是在某些“特定手段”干预下温度温度，热量在XY扩散，温度分布比较均匀。根据国际安全标准UL/IEC 62368-1 的标准，电话表面温度不应高过摄氏48℃，若持续保持或超过这温度就会有可能造成烫伤、电池损坏或爆炸等安全问题。
虽然，手(shou)机里普(pu)遍(bian)使用的石墨散热膜自身就是一个各(ge)向异性(xing)的导热材料(liao)，其面内（XY面）热导率大约在150-1500 W/（m·K）与层间（Z轴）导热率大约W/（m·K)差异甚大。较高的平面热导率及较低的垂直热导率，这种特殊的导热结构使得热流可以很快地沿平面传播，较难穿透其散热膜的垂直方向。虽然垂直方向热导率看似弱鸡，实际上离绝热还是有些距离，热量在XY方向传导的同时也在Z方向传导，从而导致热点产生。
产品(pin)案例1：据小米官方微博透露，小米11尝试了全新的隔热材料纳米气凝胶，隔断了手机发热沿Z轴的传导通道，阻断了内部热源与手机表面之间的传递路径，阻隔的这部分热量，通过小米11内部的顶级立体散热系统在X轴和Y轴传导，这样既解决了局部发热的问题保证芯片的正常工作，又避免了局部的单点发热还没来得及均热，就过早被手掌感知。
图片来源(yuan)：散热设计新探索：小米(mi)11首(shou)次应用纳米(mi)隔热材料（小米(mi)官微(wei)）
手(shou)机越(yue)薄，Z轴问题处理越需要细腻
据称(cheng)小米11顶级的立体散热系统配合纳米气凝胶“一疏一堵”的(de)独(du)特散热(re)方案(an)，可以(yi)让用户无(wu)论(lun)是游戏还是视频，都(dou)能安心(xin)使用无(wu)需担心(xin)发热(re)问题(ti)。据(ju)官微消息称(cheng)，这个纳米气凝胶内部是以二氧化硅为主。
产品(pin)案例(li)2：在戈尔公司的官网，小(xiao)编也看(kan)到了关于移动(dong)电子产品的 GORE® 隔热材料的介绍。这个产品一样使用了气凝胶来实现绝热功能，从而增强了热扩散效果。据其官网介绍：GORE Thermal Insulation 通过(guo)更好地控制(zhi)Z轴(zhou)热(re)导(dao)率，从而实现热(re)量的(de)可(ke)(ke)控流(liu)动，可(ke)(ke)与石(shi)墨或(huo)热(re)管结合以优化性能，通过(guo)用更薄的(de)绝(jue)缘(yuan)材料代(dai)替气隙，在(zai)保持性能的(de)同时实现更薄的(de)设计(ji)。如下是应(ying)用案例：
气凝(ning)胶是个什么(me)神奇物品呢？
气凝(ning)胶(jiao)是一种(zhong)由纳米(mi)级颗(ke)粒或者(zhe)聚合物单体相互聚合构成的(de)具有三维网络骨架的(de)纳米(mi)多孔材料，具有低密度(du)、高比表面积、高孔隙率、低导热率等优(you)异(yi)的(de)特性。
相较于(yu)(yu)其他隔热(re)材(cai)料，气凝胶(jiao)纳米级的孔径明显小于(yu)(yu)空气分(fen)子的平均自(zi)由程，可(ke)限制气态传热(re)。复杂(za)的纳米孔结构增(zeng)加了传热(re)途径，从而降低固(gu)体传热(re)。所以，气凝胶(jiao)材(cai)料具有极低的导热(re)率(lv)，广泛应用(yong)于(yu)(yu)高(gao)温(wen)炉窖、超声速飞行(xing)器等高(gao)温(wen)隔热(re)领(ling)域(yu)。随着新(xin)能源(yuan)的汽车市场的崛起，近年来，气(qi)凝胶在新(xin)能源(yuan)电池保温、绝(jue)热(re)、防火也有着重(zhong)要(yao)应用。
气凝胶用于手机散热(re)系统(tong)算(suan)是一个新的尝(chang)试(shi)，不(bu)过5G通讯设备的导热散热需求确实是不容忽视的，说不定这个解题思路还不错呢。
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编辑：粉体(ti)圈 小白
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