石墨烯散热拯救“烫手山芋”

　　AI手机与散热痛点

　　9 月10 日， 内嵌了AppleIntelligence（Apple 智能） 系统的iPhone16 发布，这是苹果史上第一台AI 手机。然而，由于最大卖点AppleIntelligence 到明年才会更新中文版本，无法跟随新品一起上线，需求侧的热度被大打折扣，iPhone16 系列首周末销量同比下降约12.7%。

　　除了苹果，国内手机厂商对端侧AI的关注也在持续高涨。尽管业内目前对“AI 手机”的概念界定争论不休，但不可否认的是，手机已经成为最重要的AI终端之一，是用户接触人工智能的最便捷途径。

　　IDC 发布的《2024 年AI 手机白皮书》指出，预计2024 年全球新一代AI 手机的出货量将达到1.7 亿部，占据智能手机整体出货量的15% 左右。而2024 年中国市场新一代AI 手机的出货量将达到3700 万台，到2027 年预计会达到1.5 亿台，且市场份额有望超过50%。

　　AI 手机的进步与发展，显著增加了处理器和存储芯片的功耗， 这对手机的散热效率提出新的挑战。事实上，手机散热问题一向是影响用户体验的顽疾。点开社交平台搜索，网友们给手机降温的“歪招”可谓花样百出：给手机粘上退烧贴降温，用洗脸巾包着冰袋冷敷，甚至直接将手机塞进冰箱冷藏……而电商平台上匹配各手机品牌的散热器，销量也在持续走高。

　　那么手机散热究竟难在哪里？除了上述提到的处理器性能提升导致的发热量增加，手机轻薄化的设计也限制了散热元件的体积和设计空间，并且目前智能手机普遍采用的玻璃材质散热性较差，再加上一些高温外部环境的影响，也难怪手机会频频发烫。

　　石墨烯散热方案的技术延展

　　目前通行的散热方式可分为主动和被动两种，手机这类轻薄型消费电子产品受内部空间结构的限制，大多采用被动散热方案，主流的被动散热方案包括石墨片、石墨烯、导热界面材料（TIM）、热管（HP）和均热板（VC）等。

　　发挥散热效应的关键点在于及时建立热平衡，即温度在时间或空间上的稳定。石墨烯作为一种由单层碳原子构成的二维材料，具有耐高温、导热性良好和化学稳定性高等特点，更关键的是它的水平导热率高而垂直导热率低，因此能将热量快速向水平方向传导，均摊到整个手机背壳，从而消除局部过热。当垂直散热空间有限时，利用金属散热器无法保证散热面积，可以利用石墨烯进行水平方向的散热辅助，从而扩大热量与外界接触的表面积，通常表面积越大，散热效果就越好。当受热表面与周围空气接触，热量会透过对流从手机背壳传递到空气中，加热的空气上升，产生自然的冷空气流取代它，从而增强冷却过程。

　　本次iPhone16 系列首次引入了石墨烯散热系统，同期发布的华为三折叠手机，石墨烯散热膜用量翻倍，此前7月发布的小米MIX Flip 也配备了超柔性石墨烯导热膜，用以实现大热量跨屏传输。这些散热配置都是基于上述原理设计出来的。

　　9 月3 日，五矿集团王炯辉团队宣布成功攻克石墨高温纯化关键技术，通过多种技术组合的梯次提纯，将石墨纯度从95% 提升到99.99995% 以上，并保持产品质量稳定，合理的联合工艺路径还为产品创造了成本优势。这一技术突破为石墨散热膜产业的发展提供了重要的原材料基础，因为高纯度的石墨具有更好的导热率，而制备工艺和材料结构的优化，使石墨及其衍生材料如石墨烯的散热性能，有望得到进一步提升。

　　随着5G 时代的推进，市场对于高效散热材料的需求会进一步增长。而关键技术的突破和成本的降低，也会使石墨烯散热方案在未来的手机散热设计中得到更广泛的应用。

关注读览天下微信， 100万篇深度好文， 等你来看……