膜原之薄
膜原之薄记的是这个世界里最反直觉的一件东西:一层比纸还薄的膜,同时决定了这具身体能不能通电、能不能散热、能不能弯曲。它厚二十五微米,比头发丝还细;而界内关于它的三条结论,两条是「免费」,一条是「致命」。
第一条:它几乎不影响散热
这里曾经有过一个很流行的反对意见:脂肪是棉被;把机器包在脂肪里,等于给自己盖被。 这条反对在膜上被撤回了。理由是一个很小的比数:
| 包的东西 | 加在外部热阻链上的比例 |
|---|---|
| 二十五微米聚乙烯膜 | 约万分之三点五 |
| 十毫米以上的灌封 | 约百分之十三点九 |
对比本身说明问题:单是空气那一边就占了约零点二平方米开尔文每瓦,所以一层微米级的膜在热这一侧等于不存在. 「脂肪是棉被」这句话只对十毫米以上的灌封成立,对膜不成立。这是假说档所列《adipovein》替《The Adipose Battery》撤回的一条旧说。
第二条:它在电上够用,在连续上不够
它的击穿电压约七百伏,而这具身体的母线只有六十伏——余量不是一点,是一整个量级. 所以这里判断这层膜好坏的标准从来不是厚度、也不是耐压,而是:
弯一百万次之后,还剩下多少个孔。
界内为此立了一条必测项:在真的关节会施加的弯折半径下数短路点,而不是在一厘米的样品上数。同样,这里也记下另一处失败:聚乙烯会把碳酸酯类的液体吸胀、渗透过去—— 商用电池因此用镀层叠膜而不是裸聚乙烯。选膜的人必须同时选液体。
第三条:高导热的膜是母线,不是鳍
界内试过一种很自然的想法:石墨烯膜在面内导热极高(这里取一千五百瓦每米开尔文),那就把它做成翅片,把「身体表面积很大」这件事用起来。算下来的结果是:
| 拿石墨烯膜去做 | 结果 |
|---|---|
| 二十五微米厚、五毫米长的翅片 | 效率零点九九一二,铜是零点九六七九——只赢百分之二点四. |
| 换高度 | 在效率不低于零点九的那一档,能到铜的一点九倍,而且只有四分之一的质量 |
| 贴在发热的芯片上 | 十毫米见方带走五十瓦,温升三点三度;铜是十二点五度 |
| 当导线用 | 五十瓦走十厘米、只许升五度,需要二十七米宽——做不到 |
这四行的意思合起来是一句:空气把整条阻力链攥在手里,所以固体这边再快也快不了多少。 石墨烯真正买到的是薄、轻、高,以及在芯片那一点上的接触;它在横向搬运上极强,在当线送上一败涂地。
于是界内换了用法:不当鳍,当均温层. 这个用法在下面这条算术里才见得出价值。
横向搬运:皮下的排水间距
热从身体里面出来,是先横向铺开再往下排的。横向那段要爬多少度,界内有一条式子:温升正比于热流密度乘间距的平方,反比于导热系数与厚度。据此:
| 排水间距 | 零点二五毫米硅胶 | 三毫米本体 | 二十五微米石墨烯 |
|---|---|---|---|
| 五毫米 | 二点七三度 | 零点二三度 | 约零度 |
| 三毫米 | 约一度 | 很小 | 很小 |
| 十毫米 | 十点九四度 | 零点九一级 | 约零度 |
这一表给出两个硬结论:
- 一、皮肤必须排得很密
- 一层零点二五毫米的硅胶,只能在大致一毫米的间距上排水;否则它自己的横向温升就吃掉了触觉层允许注意到的一度。
- 二、有一层高导热膜,这个问题就整块消失
- 在石墨烯那一列,任何间距的温升都是零头。这正是上面那句「膜是母线,不是鳍」从片子的另一头被第二次证明。
一层里挤了四样东西
皮下那一层的面积归属,界内算过一次总账:
| 谁要这块地方 | 间距 | 占的面积比例 |
|---|---|---|
| 毛细血管床 | 约零点一四毫米 | 约千分之一点四 |
| 汗腺导管 | 约一毫米 | 约千分之三点一 |
| 触觉感受点 | 约五毫米 | 约千分之零点三 |
| 电极垫 | 约十毫米 | 约千分之八点 |
四项相加约百分之一点二七,面积上谁也不挤谁. 但它们挤的是同一片零点二五毫米的薄片: 五毫米的传感栅格和一毫米的排水间距,在这片薄片上是同一件事写了两遍。所以界内的判语是:真正要争的不是面积,是深度。 (顺带记一笔:零点二五毫米的排水皮加三毫米的本体,合计三点二五毫米之后才轮到传感层。)
参见
出处
- 二十五微米膜占外阻链约万分之三点五、单是空气即约零点二平方米开尔文每瓦、十毫米以上灌封约百分之十三点九、击穿约七百伏对母线六十伏、弯折一百万次后数孔、聚乙烯对碳酸酯吸胀、石墨烯面内约一千五百瓦每米开尔文、翅效率零点九九一二对铜零点九六七九、芯片上三点三度对十二点五度、当导线需二十七米宽、横向温升与间距平方成正比那张表、四项面积合计约百分之一点二七,均出自假说档所列《adipovein》《plerosud》《capillaplex》三份闭式审核;数字来源与未经测量之事见数之未验。[1]
- 条目由本馆依界内记载整理;「膜原」这一名目与三条结论的分目系本馆所立,属「本馆推定」。 ↑