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热管理技术系列:小米11首次应用纳米隔热材料
发布时间:2021-01-15 10:21:39 点击次数:553

手机散热的本质,是通过石墨、导热凝胶、液冷铜管/VC均热板等高导热材料,迅速将手机内局部的热量扩散开来,均摊到整个手机上,进而传导到外界。但手机作为重度手持设备,在性能日益强劲的今天,如何兼顾高导热性能与温和不烫手表面手感,就成了每一款手机研发的必修课。

小米11采用了目前最顶级的手机散热材料,不仅拥有大面积液冷VC均热板,屏幕、音腔、主板等主要发热区域还覆盖了大量石墨、铜箔、导热凝胶等组成立体散热系统。但此次小米11没有仅仅满足于这些散热堆料,更在散热路径的优化上更进一步,采用全新的隔热材料——纳米气凝胶。通过“一疏一堵”的组合拳,让散热过程中的热传递更合理,高效散热的同时手感温和不烫手。


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反弹琵琶有奇效!为什么需要一疏一堵?



消费者普遍认为,手机散热只要简单的导热足够好就可以。其实手机的发热量是相对恒定、相对不可调整的,但热传递的路径是可以通过热设计进行优化。在手机内部,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。


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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。

来自羽绒服的灵感!纳米气凝胶是如何隔绝热量的?

寒冷的冬天如何有效保暖,大多数人第一时间会想到羽绒服。羽绒服内部结构蓬松,保留了大量空气间隙。因为空气的导热率低,厚厚的空气层维持了寒冬中人体表面的温度。

小米11所采用的纳米气凝胶类似于羽绒服的隔热原理,纳米气凝胶内部是以二氧化硅为主的有机分子骨架,可以将空气包裹在骨架的空腔中,空气含量高达97%以上,就像一个微型的羽绒服。空气层导热率极低,能够提供很好的隔热能力。而且轻薄的结构特性,也让纳米气凝胶拥有极佳的隔热性能的同时,也满足了手机轻薄的需求。

这种材料也曾在航天器、空间站上大量应用。为在太空中应对巨大的温差,维持太空舱内的温度,这种性能好且轻便的隔热材料成为了最佳选择。


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纳米气凝胶的研发和尝试并不顺利。从最初的概念提出到论证检验,小米的工程师不断的探索、试验、失败,改进、再试验,最终成功突破技术难关。小米11顶级的立体散热系统配合纳米气凝胶“一疏一堵”的独特散热方案,可以让用户无论是游戏还是视频,都能安心使用无需担心发热问题。