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今天是一期高能的节目,喜欢技术的建议全部看完,我给大家还原一个完整的技术研发过程。
先来看一下这个东西。这是张纸吗?旁边为什么要摆一个苹果手机?
因为一平方米这张“纸”的成本,和右边的苹果手机价格相当。
新能源车的体验瓶颈是高技术材料,不是堆积的代码
这是一种科技含量很高的新材料,它可以让热量顺畅地从一面传导到另一面。对,就这一个功能。但它把这个本事做到极致了,热传导速度极快,而且没有保留。
这种材料是六方氮化硼纳米片,也叫白石墨烯,是一种二维纳米材料,由硼和氮原子结合成像石墨烯一样的蜂窝状平面,具有非常高的化学稳定性和绝缘性能。
所以,工程师把它做成了全世界第一款适配车载芯片的散热材料,这是奇瑞研究院下属开阳实验室的独家专利技术。
车上什么零件需要用它来作为导热的中介呢?主要是小型或者微型的发热器件上,简单说就是高价小零件,比如芯片、IGBT和SiC功率半导体之类。一辆新能源车上有几百、上千个芯片,其中核心的算力芯片,一旦热量散不掉就会立刻降频,我们经常看到有些车的屏幕会卡顿、系统也会死机给你看,就是因为芯片的散热难题跟不上了。
但芯片的散热,不是像电脑里给CPU抹上一层导热硅脂就可以把热量传导给散热片的。我们肉眼看到的封装后的芯片是一个平面,但在显微镜下它的表面粗糙得像一座座山峰,“山峰”中间是无处不在的空气。如果你把导热硅脂糊上去,肉眼看是贴一起了,但实际上在中间留了一层空气膜。而空气膜的导热性是最差的,CPU的热量会直接被空气膜挡上散不出去!
在夏天,芯片如果在混动车的方式舱里,周围环境温度可能会达到170摄氏度,这时候,你会想念刚才看到的神奇小贴纸。
所以散热这种生活中常见的小问题,却是新能源车产业最需要攻克的底层技术。如果你做不出来,或者做不到最好,那么你的智能化体验就会落伍,即便你堆满最新、最贵的芯片,也!不!好!使!因为高档芯片的集成度更高,会让散热这件事儿变得难上加难。
传统散热方式满足不了车规级的要求
可是芯片为什么一定要用这个“纸片儿”呢?这就是车规级和消费级的区别。
第一,PC机或笔记本的环境温度和人差不多,全年在10度到30度之间;然而汽车上必须保证零下40度到170度之间的稳定散热能力。传统的导热硅脂涂层遇到这种温差,很快就会老化失效,起不到散热作用。白石墨烯的导热系数是传统硅脂材料的70倍以上,自身熔点超过3000度,由于化学稳定性高,所以既不老化,又耐腐蚀,还没有重金属污染。
我还没有说“振动”,路面的高频振动让灰尘积聚,弱化了散热效果。所以汽车必须寻找更好的新材料。
第二,前面说到了硅脂里的“空气膜”,如果是白石墨烯呢?它的厚度可以低到纳米级别,而且又软又柔韧,夹在芯片和散热片之间,可以在微观结构上消除两边的界面空隙,让热量毫无保留地传导。
第三点,哪怕是跟薄薄的笔记本电脑相比,车上留给芯片和散热器件的空间也是极其有限的,而车上的散热需求又很大。于是,奇瑞开阳实验室联合清华大学,一起研发出了那张像纸一样的“热界面新材料”。这是我听到的最务实的产学研结合案例。
黑科技材料,也需要更聪明的科研模式
可能你现在脑子里会有一个很大的问号:为什么奇瑞和清华做到了?以往那些美国的芯片企业或者化工巨头都是白吃饭的吗?
并不是,那些巨头确实尝试过,但没成功。
开阳实验室这种白石墨烯热界面材料的研发成功,是根据目标逆向追溯出来的,这是最新的研发模式。有了明确的需求,向上追溯实现目标的理论和逻辑,再向上寻找能达到稳定散热的材料,最后研发这种目标材料的制备工艺,整个研发环节并没有像以往的研发工作那样大量漫无目标地试错,所以节约了一半的时间和成本,再加上AI技术不断地迭代理论设计方案,最终只用两年时间就产出了成品。
而国外同行用传统的研发流程,通常需要用四、五年时间,高成本和长周期导致它们的研究难以转化成商业生产。
会写代码只是基操,拿下材料难题才是新能源车产业的下半场
我们通常认为新能源车研发最难的是“软件控制硬件”。所以假如某家公司有一些会写代码的软件工程师,它变成造车新势力以后就会比别人厉害。错!软件确实很重要,但老车企也都有几千上万的软件工程师团队。而新能源车所遭遇的物理极限,最终还需依靠功底全面的材料学人才去突破。
从疫情开始,中国和西方的车企间的交流基本中断,各自走上了自己的惯性发展之路,这是一个天赐的时间窗口。当国内不少车企还在纠结抄哪个车外形,或者配多大容量电池这些小问题的时候,或者为自己手握千亿现金流沾沾自喜的时候,奇瑞、蔚来、比亚迪所代表的更加深谋远虑的另一些车企,把视野望向了更有技术含量的核心零部件研发,提前布局,用宝贵的2-3年时间换取了核心技术领域腾挪的空间,完成了和西方车企之间龟兔赛跑的关键一跃。
技术储备通常是不说的,所以外界并不知晓真相。在新能源车的底层技术上,类似白石墨烯这样的材料黑科技,属于新能源产业的新技术,也陆续在从实验室走向商品化,并且它们都有卖给竞争对手的可能性,如果用来出口,利润率只会比出口整车更高,而且独此一家。
这次采访我还看到了其它一些储备好的车用黑科技,只不过还没发布所以暂时不能说。那些老脑筋的人真的应该好好洗洗脑了,不要继续成为别人眼中的笑话。
在此呢,我也呼吁更多企业开放自己的技术科普渠道,把独家的黑科技介绍给更多的买车人。让大家知道:张雪并不是孤独的,在中国,一流的科技早就是漫天繁星,距离它们惊艳世界,只需要一个机会。
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