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科学研究

皇冠新体育app纳米能源实验室与OPPO热实验室联合研发冰肤散热手机保护壳 推动科研成果产业化

分类:院内新闻 作者: 来源: 武汉大学官方公众号 时间:2022-03-14 访问量:

      武汉大学皇冠新体育app纳米能源实验室与OPPO热实验室联合开发了一款冰肤散热手机保护壳。这款全新面世的手机保护壳采用了Glacier Mat散热新材料,通过水分蒸发来带走手机背板的热量。安装散热手机壳后,手机在高负载场景下使用1小时,其表面温度相较于同等场景下的同款裸机低近2~3℃;降低温度后,手机的画质、帧率也明显高于裸机,进一步改善了用户体验。

“自动加湿的湿纸巾”?    


     许多电子设备在长时间使用后会温度过高,如果无法及时散热,会减慢设备的运行速度、损坏相关的组件,甚至导致电池爆炸或着火。半导体器件的散热成为现代电子器件的核心问题之一。


     现有散热技术主要存在的问题在于:主动式散热通常结构复杂,能耗高,在越来越普及的小型化电子设备(如智能手机,VR眼镜等)上难以应用;被动式散热技术普遍散热能力较低,又难以满足电子设备的散热需求。“最后要解决的问题就在于机身与环境之间的热阻,这是从所智能手机一面世就面临着的技术瓶颈。”武大研究团队这样解释。


     针对这一问题,武汉大学胡雪蛟教授刘抗研究员带领团队设计开发一种被动式水凝胶薄膜散热技术,最新研究成果于国际顶尖期刊 Advanced Materials在线发表。

论文截图


     对于这项技术的原理,研究团队给予了通俗易懂的阐释:“手机发热的时候通过水分蒸发带走热量,散热后水凝胶薄膜自动把水分从空气中吸回来。”这块薄膜本质上与“能自动加湿的湿纸巾”一样,“也可以说,基本相当于人体通过出汗实现散热的原理。”

     将该薄膜覆盖于电子器件热源,薄膜内部水分会快速蒸发并迅速带走热量,降低热源温度。当电子器件不工作时,薄膜可自发从四周环境中吸收水蒸气,补充自身水分,实现循环利用

     这一设计,将主动式散热的散热能力和被动式的简单结构集成于一片凝胶薄膜;同时,“循环利用”这一特点契合当下科技发展的环保主题,为未来电子设计提供一种全新的散热思路


水凝胶薄膜用在哪儿?    


     在研发成功后,这项被动式水凝胶薄膜散热技术得到了实际的产业化与应用,“退烧手机壳”目前得以面世。


          大卷冰肤散热膜生产          

大卷冰肤散热膜生产

     据研究团队介绍,这款散热手机壳的特殊之处在于,手机壳内凝胶薄膜的水分并不会流出,而始终会与空气当中的水分保持平衡“这实际上是对水的化学势调控。”

     散热手机壳的外观并不笨重,看起来与普通手机壳并无二致。散热薄膜设置在手机壳内部,被一个导流硅胶垫包裹,触感柔软,且不会流动,触感上像是“一块人工皮肤”


     相较于之前常用的散热方式(如背夹散热器和传统湿纸巾),散热手机壳的优势主要在于两方面:一是美观大气,不影响握持;二是没有噪声,更加安静。此外,长期有效散热还能帮助手机延长使用寿命


     研究团队称,这项技术在未来仍存在着很大的应用空间,几乎包括所有需要应用散热技术的场景。无论是烈日下奔波的外卖小哥身穿的工作服,还是房屋内部的冷却降温,再到不依赖汽车发动机系统的车内自动散热……从衣食住行到高端科技,被动式水凝胶薄膜散热技术都能够派上用场。


仰望星空,更要脚踏实地    


     研究团队过硬的科研实力国家政策的大力支持,是技术得以成功的重要因素。胡雪蛟曾经是iPhone的第一代芯片封装热设计师,深知散热对于手机等电子产品的重要性,并在16年前就开始了相关的研究。


     受到国内人才政策的吸引,胡雪蛟回到国内,带领学生继续开展领域内的研究工作。在此期间,该研究得到国家自然科学基金的支持与国内企业的帮助,有效地实现了“产教结合”模式的良性循环。

     十几年间,团队从基础研究一直到成果量产,不仅在研究项目上取得了重大突破,还培养出了一批又一批有作为、有贡献的优秀人才。“顶天立地”四个字,是团队在项目研发过程中秉持的核心精神,是助推水凝胶薄膜技术正式落地的重要保障,更是团队对投身于科研事业的学子们的殷切希望。

     胡雪蛟认为,所谓“顶天”,是要做出高水平的学问,在人类认识的版图上拓展视野,走向未知;所谓“立地”,就是所研究的成果最终能够成功落地,改变生活,最终推动人类社会发展,成就有意义的人生。







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