盧鴻智：奈米碳散熱與電熱技術的發明始末

20240225 經濟日報

在AI強大算力的需求下，一併帶起了散熱的需求，一般對於靜態的設備，例如伺服器與電腦桌機等，少了空間的限制，可以用主動式散熱；然而對於行動裝置，例如手機、平板與輕薄筆電等，因為空間、重量、安全與便攜性的考量，就只能用被動式散熱。

致力於跨領域公益創造的盧鴻智博士在2010年離開矽光子之後，他開始做消費性電子，而這領域散熱是關鍵，因此他著手開始相關研究。

石墨烯的高導電與高導熱，吸引了大眾的目光，然而這只存在於少層數與少晶格缺陷的條件下，才能有如此優越的性能，缺一不可，否則與石墨無異，然而製作的難度讓其比黃金還貴，限制了商業化，很多打著石墨烯名號的商品，根本就是石墨，或者占比稀少。

製作石墨烯過程當中會產生大量不良品，但畢竟是花資源做的，盧鴻智覺得這樣丟棄太可惜，他想加以利用，經過他的實驗發現，這些不良品雖然沒有好的導電與導熱，到底還是奈米碳，熱輻射一樣很優秀。

他首先應用到的商品是當時對散熱是一大瓶頸的LED上，得到很好的效果，於是在2013年申請並獲得美國專利US9170015，此專利雖然實施例是LED，但專利範圍並不以此為限，盧鴻智之後還發明了在電熱上的應用，稱之為奈米碳電熱技術。

對於被動式散熱，熱輻射起了關鍵作用，熱輻射要能夠發揮最大效能，好的熱傳導是必要條件，很多人誤以為外殼溫度高就是散熱不好，這可不一定，最主要還是要看熱源與外殼之間的溫度差，溫度差小，代表熱阻低，散熱管道通暢，反之就是散熱管道閉塞；熱傳導做得好，除了可以把更多的熱導到外部，而且熱輻射功率跟溫度的四次方成正比，溫度越高熱輻射越好，這也是盧鴻智後來發明奈米碳電熱技術的原因，高溫下的效益太優越了。

跟矽光子一樣，奈米碳散熱與電熱技術，他都有最理想的解決方案，也都無私公開，為公益不求回報，最佳實施例如圖一所示，此為採用奈米碳散熱技術的被動式液冷散熱器，因為解說需要，所以各部件設計得比較鬆散，實際應用會採最緊湊設計，圖一左是整體外觀圖，圖一右是截面圖，用來解說內部構造。

圖一，盧鴻智博士的被動式奈米碳液冷散熱器

最下方的導熱板，下方貼著熱源，將熱源的熱傳導並熱交換到內部高導熱液體之中，透過內部特殊結構，增加導熱液與導熱板金屬的接觸面積，能夠最大化熱交換效率；承載著熱的導熱液流向上方的導熱板後，再透過此特殊結構將熱轉移到導熱板金屬，最後再熱交換到最上方的散熱器，此散熱器捨棄一般鰭片式構造，是因為鰭片散熱器不美觀而且扎手，改用蜂巢結構設計，除了美觀，觸感也好；在這之上還鍍上了奈米碳散熱膜，借高熱輻射效能來帶走熱。

另外，為了比較這些不合規的奈米碳家族: 例如石墨烯、奈米碳球、奈米碳管與類鑽碳等這四者之間熱輻射能力，以相同的設備，將純鋁板，分別鍍上這些碳家族的材料，以統一的標準來測試，另外加入了盧鴻智以特殊配方混料的奈米碳散熱材做比較。

熱輻射散熱能力測試結果，如圖二所示，熱平衡之後，純鋁無鍍膜約96度，奈米碳家族，彼此差異甚小，溫度約在86度，盧鴻智的奈米碳混料是最低的，溫度約在81度，可以證明在實際使用上，奈米碳材都能提供優秀的熱輻射散熱。

圖二，奈米碳家族的熱輻射能力測試圖

由於現在科技產品走向，與生態環保相違背，他在無奈之下，在2018年繼矽光子之後，也離開了散熱與電熱領域。

舉例來說，鋰電池、CPU與GPU都是大熱源，卻都內建在一起，CPU與GPU基於高速傳輸需求必須緊靠，但鋰電池不用，明明可以外掛，甚至磁吸，既方便又安全，也不會有續航焦慮，更不用拖著行動電源這個大尾巴，可是現實卻是把這三大熱源抱團取暖擠在一起，除了縮短鋰電池壽命，還容易膨脹與起火。

盧鴻智表示，地球如果毀了，再尖端的科技都無用，雖然他發明了這些科技的商用化，且都是原創者，為了理想與信念，無私奉獻不覺可惜，仍持續在生態友好的科技與藝術的公益創造努力不懈。