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如何用一滴水,给手机降温?

找一截铜管,一锤子把它拍平,滴一滴水进去,然后两端密封抽成真空。

恭喜你,你发明了效率最高的散热器!

它叫做均热板(Vapor Chamber),早期只出现在少数昂贵设备里。直到手机性能越来越猛,它才被大规模请上舞台。现在你只要拆开手机,大概率都能在电池背后找到它的身影……呃,这是个拆坏的案例,给你们看一个正常的。

所以,它到底是怎么工作的?相比于传统热管它有哪些优势? 它会是散热问题的终极解决方案吗?咱们3分钟讲清楚。

首先,咱们把这块薄板从中间剖开。可以看到,它虽然扁,但里面其实是一个被压缩到极限的“蒸汽引擎”。底部紧贴着发热芯片的部分,称为蒸发区。当芯片温度升高时,板底部的微量纯水会迅速吸收热量,并在真空环境下汽化成蒸汽。而汽化,正是它的杀手锏——因为蒸汽膨胀的速度,是金属传热的几十倍。

汽化后的蒸汽体积迅速膨胀,会以极快的速度充满整个扁平的腔体,冲向所有相对低温的区域,也就是连接散热鳍片的地方,我们称之为冷凝区。蒸汽碰到这个冷壁,就会释放热量并冷凝回液体。那冷凝后的水去哪儿?它不会乱跑,而是沿着内部的毛细结构——烧结的铜粉、微沟槽之类的“隐形水管”,迅速爬回蒸发区,继续下一轮循环。正是靠这种不停的“蒸发—扩散—冷凝—回流”,热量被一遍又一遍从芯片上带走。

而这,就是均热板比传统热管更强的原因。传统热管只能将热量从 A 点线性地传导到 B点,是一条“单行道”。而均热板则是一个面,一个二维平面,蒸汽能瞬间把热摊成一整张“热地图”,极大地提高了散热器的利用效率。

其次,均热板在应对高热密度上效果更佳。现代芯片发热集中且面积小,传统热管往往需要多根并联才能覆盖。均热板则可以做成一个完整的金属面,直接覆盖住整个芯片区域。并且,还能做到极薄——薄到能贴在手机、电池、平板、笔记本里不占空间。很多设备为了节省体积,把它直接做成整块金属背板,让它像一块会“喝热”的铠甲一样罩在芯片上。

专业点讲,它的等效导热系数,比纯铜高出几十倍。

是个好东西,不过呢......也并非完美无缺,因为——复杂的制造工艺导致的成本高企。相比于普通热管,均热板涉及高精度的真空封装和毛细结构处理。任何一点瑕疵都可能导致导热性能大幅下降,所以它的制造成本依然较高。尽管性能优势明显,它还是不能完全取代热管,更多是作为高性能设备的升级选项。

所以下次手机烫手时,你是不是也该考虑一下,升级一台带均热板的设备呢。

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