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解密华为Mate X折叠屏幕的魔法散热

3年前浏览3005

手机行业终于行进到5G大门之前时,无人想到,扣开5G大门门扉的,是华为Mate X。

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华为Mate X

手机帝国5G时代的第一个里程碑

正如1G时代兴起的MOTO大哥大,2G时代崛起的诺基亚,3G时代诞生的iPhone,华为Mate X无疑成为2019年这个5G商用元年的第一个里程碑式产品,其众多创新将被写进手机产业帝国的历史。

华为Mate X厚度只有5.4mm,折叠起来也仅仅11mm,拥有真正的全面屏和最窄的边框,折叠起来6.6英寸19.5:9的比例,是目前最符合用户使用习惯的折叠屏手机。

华为Mate X不仅可以支持完整的5G(NSA网络和SA网络),还支持双卡,为用户随时接入通信网络做了最好的兼容性设计。

华为Mate X搭载最快最安全的55W超级快充。

……

今天我们放下5G、快充、拍照等,只谈谈华为Mate X的折叠设计里面的“魔法散热”。

魔法散热

仿生飞鱼鳍,

散热像翅膀飞翔一样

散热,是隐藏在折叠屏里的又一“魔法”。

华为Mate X屏幕大了约一倍;

5G网络的散热要求比4G提升了1.5倍;

对于5.4mm的厚度来说,其散热工作量必然不容小觑;

而折叠屏手机的芯片、摄像头等关键元器件发热量集中,不做好屏幕的均匀散热,也会影响手机的正常使用。

对此,华为工程师也提前进行了充分的考虑和验证,并抓住关键的三步解决了折叠屏手机的散热问题:

  • 采用仿生飞鱼鳍设计让散热材料跟着屏幕的折叠而折叠;

  • 采用液冷方式对芯片散热;

  • 采用航天领域微胶囊相变散热技术对摄像头组件散热。

第 1 步

让散热材料跟着屏幕的折叠而折叠,且需要跟随手机在不同切面上实现长度变化,才能将集中在一侧的热量牵引到另一侧去,实现手机整体散热的左右平衡。

华为工程师在业界寻找对比了各种导热率好的金属材料和非金属材料,这些材料要么弯折多次后导热性能发生大幅度衰减,要么不能随着整机伸缩。在一次一次的尝试中,华为工程师最终在大自然找到了灵感:

飞鱼的鱼鳍

飞鱼在水下潜游时,鱼鳍像扇子一样收起;而当飞鱼的鱼鳍展开时,鱼鳍如同一双巨大的翅膀,是飞鱼在海面上长距离跳跃的关键器官。

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飞鱼在水中时,鱼鳍收起,游速极快

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飞鱼可以展开巨大的鱼鳍,在空中飞翔

散热材料能否像飞鱼鳍一样,可以收起和舒展?

华为工程师寻找到一种具有延展性的石墨材料,可以满足“舒展”的要求,而且在海量测试后,导热性能仍然没有衰减。

其次,就是“收缩”了。华为工程师再一次在飞鱼上找到了答案,经过一次一次改良,使得石墨材料具有了一种收缩力,这样一来,石墨就成了可以延展、又可以收缩的弹性材料。

在折叠状态下,转轴处的石墨收缩,像潜游的飞鱼鳍一般收起。在展开状态下,石墨就随之延展开去,像飞鱼鳍一般展翅高飞。

有了“仿生飞鱼鳍”的散热设计,折叠屏手机的热量就可以达成左右两侧的平衡。

第 2 步

而在芯片的散热上,靠的是一根液冷管子。这就是散热的第二种方式,液冷散热。

工程师在麒麟980芯片的外紧贴一根液冷管子,液冷管子纵贯手机上下,管里流淌着用于散热的液体。芯片等元器件发热时,管中的液体吸收热量并汽化,气体顺着管子扩散到冷的一端,遇冷凝结为液体。在管内的毛细芯的牵引下,液体又回到了管子的另一端,并再次吸热汽化,循环往复。

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参考图

第 3 步

上下左右都平衡了还是不够,对于摄像头等局域发热大户,必须有第三种措施,能实现局部散热。

这次,华为工程师从NASA宇航员的手套获得了灵感:航天领域微胶囊相变散热技术。

宇航员在外太空活动,所处温度环境多为极寒、极热,为保持宇航员体温恒定,科学家们在航空服、太空设备中加入相变材料。相变材料受热或受冷时改变形态,比如固态受热变成液态,从而将热量或冷能量吸收走。

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华为Mate X在摄像头周围封装了超过800万颗优秀的相变材料,用于吸收摄像头工作时产生的热量,等手机温度正常时,再将热量慢慢释放到外部,从而维持手机温度正常。

有了工程师们大开脑洞的新魔法,Mate X折叠屏幕散热问题迎刃而解。



End

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2. “菊厂搞机”编辑部出品,原创:小猪乔治

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首次发布时间:2021-11-18
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