在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)領(lǐng)域，一場(chǎng)關(guān)于材料創(chuàng)新的革命正在悄然進(jìn)行。近年來(lái)，AR眼鏡制造商與碳化硅（SiC）企業(yè)的合作日益緊密，眾多行業(yè)巨頭紛紛公布合作進(jìn)展，這一趨勢(shì)背后隱藏著怎樣的奧秘？西湖大學(xué)與慕德微納的最新研究成果為我們揭示了答案。

近日，這兩家機(jī)構(gòu)聯(lián)合發(fā)布了一篇題為《電子設(shè)備散熱新突破：高導(dǎo)熱透明輻射散熱器》的論文，介紹了一種革命性的智能眼鏡光學(xué)鏡片設(shè)計(jì)。該鏡片采用碳化硅材料，旨在實(shí)現(xiàn)高效的熱管理，成功將微型投影裝置（智能眼鏡中的關(guān)鍵發(fā)熱元件）的表面溫度從54.3°C大幅降低到29.1°C。

這項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)包含兩大核心組件：一是具備卓越導(dǎo)熱性能的碳化硅光學(xué)鏡片；二是SiO2/TiO2/ITO多層結(jié)構(gòu)。尤為引人注目的是，這種新型散熱器僅需沉積一層微米級(jí)的薄膜，無(wú)需任何外部組件便能實(shí)現(xiàn)顯著的散熱效果，被視為可穿戴設(shè)備熱管理領(lǐng)域的潛力解決方案。

隨著AR/VR技術(shù)的快速發(fā)展，設(shè)備的功率不斷提升，體積卻日益縮小，這導(dǎo)致發(fā)熱問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)峻。在使用過(guò)程中，集中發(fā)熱區(qū)域的溫度可能飆升至60°C以上，不僅影響電池續(xù)航能力，還可能給用戶帶來(lái)不適甚至潛在傷害。因此，高效冷卻成為AR/VR產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。

傳統(tǒng)的電子設(shè)備冷卻方法主要包括熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流。熱傳導(dǎo)通過(guò)高導(dǎo)熱材料將熱量傳遞至冷卻端，常見(jiàn)于CPU和LED照明中；熱對(duì)流則利用流體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行傳熱，可以是自然冷卻或主動(dòng)式冷卻。然而，這些方法往往需要額外的冷卻系統(tǒng)或散熱面積，對(duì)電池續(xù)航和設(shè)備小型化構(gòu)成挑戰(zhàn)。

相比之下，輻射冷卻作為一種常被忽視但至關(guān)重要的冷卻方式，其工作原理是將設(shè)備發(fā)射的電磁波波長(zhǎng)調(diào)整至與“大氣窗口”相對(duì)應(yīng)的波段，使熱量能夠穿透地球大氣層，散失到接近絕對(duì)零度的外太空中。這種方法無(wú)需額外電能，也不會(huì)產(chǎn)生廢熱，廣泛應(yīng)用于建筑、車(chē)輛、紡織品、太陽(yáng)能電池及可穿戴設(shè)備的熱管理。

慕德微納團(tuán)隊(duì)正是利用了這一原理，提出了一種基于碳化硅光學(xué)鏡片的輻射冷卻方案。鑒于光學(xué)鏡片占據(jù)AR眼鏡表面積的絕大部分，團(tuán)隊(duì)通過(guò)高熱導(dǎo)率材料將熱量傳遞至整個(gè)鏡片表面，并在鏡片上設(shè)計(jì)了多層結(jié)構(gòu)，既滿足鏡片透過(guò)率的要求，又增強(qiáng)了冷卻能力。

具體來(lái)說(shuō)，他們采用了山西爍科晶體提供的半絕緣4H-SiC作為鏡片材料，并利用濺射系統(tǒng)和電子束蒸發(fā)系統(tǒng)沉積了ITO、SiO2和TiO2薄膜。這些薄膜的巧妙結(jié)合，克服了4H-SiC半透明性的挑戰(zhàn)，同時(shí)優(yōu)化了紅外吸收性能。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，這款碳化硅鏡片在可見(jiàn)光譜中實(shí)現(xiàn)了0.9的平均透射率，在大氣窗口實(shí)現(xiàn)了0.8的平均發(fā)射率。當(dāng)與微型投影儀集成時(shí)，微型LED投影儀的峰值溫度降低了15.4°C，數(shù)字光處理（DLP）投影儀的峰值溫度也顯著降低。這一成果不僅證明了該方法在冷卻AR眼鏡方面的有效性，也為其在VR眼鏡、智能手機(jī)屏幕、太陽(yáng)能電池封裝等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了可能。