超轻薄的华为Mate X3用上散热黑科技?细挖真的猛

除少数“异类”外,从2022年开始,大屏折叠手机逐渐明朗的轻薄化趋势正势如破竹地席卷市场内外。

短短数月间,大屏折叠手机已不复“大板砖”的刻板形象,从300g一路减重至255克,几近于直板手机的重量让手掌握持如释重负,更是让人开始展望未来大屏折叠手机能完全做到200g以下的重量。

熟悉直板手机曾经走过“减肥降脂”之路的应该明白,所谓轻薄化不是简单做减法,而是取舍。如在电池能量密度不高的前提下,轻薄的机身只能放入较小容量的电池,手感是有了,却无法保证续航,因此手机的重量和厚度会稍稍增加,以维持微妙的“相等平衡”。

华为Mate Xs 2

同理,设计轻薄的大屏折叠手机也是一个系统性难题,不仅电池容量、镜头等可见配置有所“优化”,一些看不见的地方如天线、散热也会被不同程度取舍。


薄,如何做取舍?

每隔一段时间被爆料一遍的华为Mate X3在本月提上发布日程,尽管新品还未亮相,各方信息均在佐证华为Mate X3将具备纤薄的机身,手感有不小的提升。


疑似华为Mate X3曝光图

凡事总有取舍,华为Mate X3机身轻薄不假,但会不会因此舍弃很多东西,包括放弃散热,要知道友商的折叠手机可是堆了不少散热材料,在玩游戏的高负载场景机身才不至于过热。

如何进一步减轻机身重量和厚度,而且散热还不能缩水?华为选择从材料学另辟蹊径,用魔法打败魔法。从华为最近公开的石墨烯技术专利可以看到,通过提升石墨烯材料导热性能,实现单片厚度仅为0.1~1mm,热扩散系数突破到业界尚不能比肩的 750mm²/s,并且表面更抗弯折褶皱,长期使用对散热性能的磨损影响较少,使折叠手机可兼得轻薄与散热。经过求证,华为Mate X3可能搭载该技术,就问惊不惊喜。


华为最新公布石墨烯专利,确认将搭载在华为Mate X3

疑问随即接踵而来,不少人非常清楚,石墨烯散热其实并不新鲜,早在数年前的华为Mate 20 X 5G就搭载过石墨烯液冷散热方案,凭借远高于石墨的导热性能,搭配液冷VC,实现冷热源循环以降低机身发热。但彼时技术尚不完善,石墨烯的单层导热系数仅有 900W/(m·K),远远达不到理论上(完全石墨化)单层导热系数5300W/(m·K)的性能,且业界普遍运用的石墨烯材料热扩散系数大多在700mm²/s以下,散热效果比较一般。

既然石墨烯刚开局并未达到理想状态,那么华为是怎么将石墨烯从青铜打造成王者呢?还得回到专利找到答案。


高端的材料,往往需要精调细烹

科学研究证明,石墨烯导热性能受温度、厚度、拉伸应变和堆叠结构影响,因此华为的解决办法是全方位提升石墨烯的综合性能。首先在多层碳原子层部分的堆叠结构上,华为通过添加含水溶性较好的有机分子碳源修复剂,提高了ABC方式(旋转堆叠)在结构中的占比,减少较窄层间距的ABA方式对导热性能提升的限制,使石墨烯面内热扩散系数得以大幅提升,最高可达 1100mm²,直接结果是热量扩散变得更快,机身很难出现因热量集中而局部发烫。


新型石墨烯C=C双键结构

万丈高楼平地起,想要更好地发挥新结构的优势,层垒于石墨烯结构的“砖石”则起到承上启下的作用。专利提到,新型石墨烯碳碳双键C=C占比 80%,表明石墨化程度更高,散热系数提升越大,同时晶粒Lc尺寸 50nm,有利于获得较大厚度范围的原生膜材,生产出来的导热膜符合华为Mate X3这类电子消费产品的散热厚度要求。

不同于传统氧化还原工艺,新型石墨烯生产制备采用低温氧化工艺,在20 ~40 之间氧化剥离2-5小时,使用离心筛分施加外力规整分子方向,从而得到大片径氧化石墨溶液,所含氧化石墨单层率大于95%,用于下一步超高温石墨化工艺。


新型石墨烯表面褶皱更少,热扩散系数更高

超高温石墨化工艺需在2200~3500 的温度条件下进行,由于氧化石墨溶液加入了碳源修复剂,在高温石墨化过程中会修复材料的缺陷,新型石墨烯才具备高导热系数的基础。

为了减少石墨烯导热膜表面的褶皱,在超高温石墨化前,热压烧结过程中对石墨烯进行双轴拉伸处理,相比无拉伸的传统石墨烯,新型石墨烯的褶皱分布更少,表面粗糙度更小,不仅热扩散系数大幅提升,而且更耐弯折,长期使用不容易挤压屏幕。


跨轴散热,破竹之势

前路走过的艰辛,是为跨轴散热做好铺垫。所谓跨轴散热,指分布在折叠手机两侧的散热部件无间断连接,承担“桥梁”作用的导热材料必须具备柔性耐弯折特性,目前符合条件的有且只有石墨烯。

从专利的信息点可以预见,华为Mate X3的机身两侧或配置两相液冷散热组件,可以是VC液冷管,抑或均热板,以超薄石墨烯导热膜覆盖在上面,并跨过铰链相连接。对比常规折叠手机采用的同轴散热,具备跨轴散热的华为Mate X3散热面积更大,冷热循环效率更高,减少热量集中,机身温度更均匀。

跨轴散热

写在最后

华为拥有业界少有的集工业、创新、管理于一体的能力,三大业务分布全球各地,专利汗牛充栋,既让人惊叹其庞大的技术储备,也让业内同行由衷敬佩这样的对手。从散热专利的冰山一角,就能看出华为Mate X3将会带来强悍的产品力,在通信、拍照、性能、体验重塑格局,刷新人们对折叠手机的认知。亦犹如上帝之鞭,予行业一剂强心剂,继续引领潮流向前滚滚。

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页面更新:2024-04-09

标签:华为   石墨   轻薄   系数   厚度   机身   性能   专利   材料   手机   科技

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