虚拟现实发展路上绕不开的散热难题-聚展

12月1日，飞荣达在投资者互动平台表示，公司作为国内消费电子导热材料的龙头之一，已有产品应用于VR/AR/MR，主要客户是微软和Meta。

消费电子是指围绕消费者应用而设计的与生活、工作和娱乐息息相关的电子类产品。作为消费电子的新兴分支，虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和混合现实（MR）是近年来快速发展的技术领域，它们在娱乐、教育、医疗、工业等多个领域都有广泛的应用。

VR/AR一体机是将独立运算系统、光学显示系统、音频系统、感知交互系统高度集成在一体空间的头戴式智能装备。

图源：pixabay

图源自新菲新材料网站

VR/AR热管理方案

根据工作原理的不同，热管理材料可分为主动式（有源式）和被动式（无源式）两种。

主动式热管理材料

主动散热器件普遍采用热对流原理，对发热器件进行强制散热。在消费电子中，常用的主动散热器件是风扇。

散热风扇图源自苏州隆盈智能科技有限公司

被动式热管理材料

被动散热普遍采用热传导或热辐射原理，主要依靠发热体或散热片进行降温。手机终端、平板电脑等轻薄型消费电子受内部空间结构限制的影响，一般采用该方式。被动散热方式的散热片包括石墨散热膜、石墨烯膜、热管和均热板等。

（1）石墨散热膜

石墨散热膜在消费电子散热中应用最为广泛。石墨具有特殊的六角平面网状结构，可以将热量均匀地分布在二维平面并有效地转移。由于石墨密度低，因此可以做到轻量化，能平滑粘附在任何平面和弯曲的表面，提升散热效率。

石墨片图源自飞荣达

（2）石墨烯

作为新材料行业的“后起之秀”，石墨烯是已知的导热系数最高的物质，理论导热率达到5300W/m·K，远高于石墨。它是由单层碳原子经电子轨道杂化后形成的蜂巢状二维晶体，厚度仅为0.335nm，又称为单层石墨，是碳纳米管、富勒烯的同素异形体。缺点是产能小，价格高。

石墨烯导热膜图源自道明超导科技

（3）热管和均热板

热管和均热板（Vapor Chamber，VC）利用了热传导与致冷介质的快速热传递性质，导热系数较金属和石墨材料有10倍以上提升，作为新兴的散热技术方案，近年来开始获得广泛应用。

均热板图源：中石伟业

热界面材料

为有效传导热量，发热器件和散热器件之间往往需要使用热界面材料。导热界面材料通过对粗糙不平的结合表面填充，使通过的热阻变小，来提高组件的散热效率。

热界面材料主要分为导热硅脂、导热硅胶和导热凝胶三大类。目前，美国日本的企业占据了全球热界面材料90%以上的高端市场。我国高端热界面材料主要依赖从日本、韩国、欧美等发达国家进口，国产化电子材料占比较低。

（1）导热硅脂

导热硅脂又叫做导热膏，是一种高导热绝缘有机硅材料。它是以硅油为原料，并添加导热填料、稳定剂等添加剂，在经过加热减压、研磨等工艺之后形成的一种酯状物，该物质有一定的黏稠度，没有明显的颗粒感。可以有效地填充各种缝隙，主要应用环境为高功率的发热元器件与散热器之间。

导热硅脂图源自中石伟业

（2）导热硅胶

导热硅胶与空气中的水分发生缩合反应放出低分子引起交联固化，可在短时间内固化成硬度较高的弹性体，对电子器件具有冷却和粘接功效。固化后与其接触表面紧密贴合以降低热阻，从而有利于热源与其周围的散热片、主板、金属壳及外壳的热传导。导热硅胶具有卓越的抗冷热交变性能、耐老化性能和电绝缘性能，并具有优异的防潮、抗震、耐电晕、抗漏电性能和耐化学介质性能，对包括铜、铝、不锈钢等金属有良好的粘接性。

相对而言，导热硅脂的适用范围更广一点，几乎适合任何散热条件的需要；导热硅胶更适合用在需要一次性粘合场景，比如显卡的散热片等。

（3）导热凝胶

导热凝胶是以硅胶复合导热填料，经过搅拌、混合和封装制成的凝胶状导热材料，其具有热阻低、绝缘性能好、所需工作压力小、稳定性好、附着力强、界面几何条件要求低等特性，是一种新型高效导热界面材料。

导热凝胶图源自中石伟业

实际应用场景中，热管理材料及器件往往需要组合使用。AR眼镜受限于更高的轻薄化需求，一般采用自然冷却被动散热，VR一体机更有更大的空间和更高的功耗，采用风冷主动散热和被动散热结合的方式。如Meta Quest Pro采用的是双风扇+扁铜管的散热方案，在摄像头周围也填充了导热膏。

随着VR、AR和MR市场的不断发展，世界科技巨头都在头戴式产品投入巨大的精力研发，散热设计和材料选择的有效性将成为这些前沿技术成功应用不可或缺的因素之一。未来随着更多新产品的发布，散热行业可能会迎来新的机遇。

参考资料：

undefined

虚拟现实发展路上绕不开的散热难题

粉体工业行业资讯