“自冷密封機(jī)箱”或?qū)⒁饳C(jī)箱革命

文 本刊記者 陳向國

各種計(jì)算機(jī)、精密儀器、原子鐘等一切怕塵土、潮濕、腐蝕、電磁干擾的器具都離不開機(jī)箱。現(xiàn)在大家使用的是風(fēng)冷、水冷機(jī)箱。風(fēng)冷、水冷機(jī)箱從開始使用，到現(xiàn)在已經(jīng)使用了200年！有些電器、儀表、原子鐘等由于怕電磁輻射、怕塵灰、怕潮濕特別需要在密閉的環(huán)境里，這樣能延長它的使用壽命，降低成本，提高效益；不僅如此，還可以從源頭上減少廢棄物，從而減輕對(duì)環(huán)境的污染——這可是一件大事，目前，美國祭出了貿(mào)易戰(zhàn)，還要求中國政府收回“禁止洋垃圾入境”的禁令。這洋垃圾就包括被淘汰的電機(jī)、電腦等電器，這些被淘汰的電器之所以被淘汰，原因多種，但因環(huán)境的污染（塵灰、潮濕）而減少使用壽命是原因之一。

那為什么不用密封機(jī)箱呢？原因很簡單，電器運(yùn)行過程中要做一部分無用功，這部分無用功通過熱能表現(xiàn)出來，而過度的熱對(duì)電器、儀表的影響通常情況下比灰塵、潮濕對(duì)電器、儀表的影響還大，因此不得不采用以散熱為主，防塵、防潮濕、防輻射為輔的風(fēng)冷散熱機(jī)箱。因此，采用風(fēng)冷機(jī)箱是在解決散熱與解決防塵、防潮、防輻射不能兩全的情況下，不得已而做出的選擇?，F(xiàn)在，有了兩全之策：機(jī)箱可以做成密封的，既可以很好解決散熱問題，防塵、防潮濕、防輻射的問題也迎刃而解——這種機(jī)箱就是“自冷密封機(jī)箱”。這種機(jī)箱已經(jīng)得到權(quán)威部門的認(rèn)可。教育部科技發(fā)展中心出具的《科技查新報(bào)告》顯示，自冷密閉機(jī)箱“在國內(nèi)公開發(fā)表的中文文獻(xiàn)中未見有相同報(bào)道”，這說明，自冷密閉機(jī)箱填補(bǔ)國內(nèi)空白；該機(jī)箱已獲得國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予的“一種散熱功能良好的防護(hù)等級(jí)達(dá)65級(jí)及以上的電氣機(jī)箱”的國家發(fā)明實(shí)用新型專利；由科技部中科高技術(shù)企業(yè)發(fā)展評(píng)價(jià)中心出具的“科學(xué)技術(shù)成果評(píng)價(jià)報(bào)告”的評(píng)價(jià)結(jié)論中說：“評(píng)價(jià)委員會(huì)認(rèn)為，該項(xiàng)目的機(jī)箱冷卻技術(shù)達(dá)到了國際先進(jìn)水平”，建議“進(jìn)一步加大推廣力度”。為了深入了解“自冷密封機(jī)箱”的相關(guān)情況，記者采訪了該機(jī)箱的出品者北京北洋華誠新能源科技發(fā)展有限公司董事長、總工程師陳慶洪和中科高技術(shù)企業(yè)發(fā)展評(píng)價(jià)中心項(xiàng)目與成果部副主任王艷欣。

“負(fù)熱阻效應(yīng)材料”+熱橋技術(shù)=自冷密閉機(jī)箱

記者：簡單講講“自冷密閉機(jī)箱”的產(chǎn)生過程。

陳慶洪：分兩個(gè)階段。第一個(gè)階段是研發(fā)“負(fù)熱阻效應(yīng)”（簡單說就是對(duì)環(huán)境周圍產(chǎn)生的熱量有強(qiáng)大的吸收、發(fā)散能力）材料。早在2005年，我們?cè)谕瓿伞耙环N抗紅外線涂料及其制備方法”、“光譜選擇性涂料，及其制備方法，用途”兩項(xiàng)國家發(fā)明專利過程中，接觸到4個(gè)大氣紅外窗口理論，我們進(jìn)一步研發(fā)能夠產(chǎn)生x波段射線的材料。

記者：這是一種怎樣的材料？結(jié)果怎樣？

陳慶洪：大家都知道美國部署在韓國的薩德導(dǎo)彈雷達(dá)預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)就是通過發(fā)射x波段信號(hào)尋找目標(biāo)，我們想要的是將這種材質(zhì)的涂料涂在需要的部位，同樣產(chǎn)生x波段信號(hào)，使對(duì)方預(yù)警系統(tǒng)無法辨別目標(biāo)。但計(jì)算結(jié)果，合成這種材料要求微粒等效半徑2毫米，我們無法做出來。繼而轉(zhuǎn)向波長為8到13.5微米頻譜最寬的紅外窗口，希望能合成發(fā)射頻譜在以10.75微米為中心輻射散冷性能良好的材料，我們稱之為“負(fù)熱阻效應(yīng)”材料。進(jìn)過11年的努力，到2016年，終于成功研制這種理想的散熱材料。

記者：這種材料怎么和“自冷密閉機(jī)箱”聯(lián)系在一起的？

陳慶洪：這正是第二個(gè)階段，也就是如何成功將這種材料推向市場的問題。在經(jīng)過廣泛而深入的市場調(diào)研后，我們決定用“負(fù)熱阻效應(yīng)材料”，加上熱橋技術(shù)，做成用途極其廣泛的自冷密閉機(jī)箱。之后，我們就全力以赴，研發(fā)適合各行業(yè)的自冷密閉機(jī)箱。

自冷密閉機(jī)箱的誕生是市場需求的結(jié)果

記者：如何選擇通過自冷密閉機(jī)箱推廣“負(fù)熱阻效應(yīng)材料”的？

陳慶洪：在市場調(diào)研中，我們發(fā)現(xiàn)各行各業(yè)使用的風(fēng)冷機(jī)箱遇到不少亟待解決的問題。風(fēng)冷機(jī)箱最大的問題在于，無法實(shí)現(xiàn)機(jī)箱的密封性，在引入冷卻空氣的同時(shí)，把電氣系統(tǒng)的天敵——灰塵和潮氣帶進(jìn)了機(jī)箱，以致嚴(yán)重干擾系統(tǒng)工作，損害電氣線路的可靠性和壽命。

記者：與風(fēng)冷機(jī)相比，自冷密閉機(jī)箱的優(yōu)點(diǎn)何在？

陳慶洪：自冷密閉機(jī)箱的殼體涂有“負(fù)熱阻效應(yīng)”材料，其特點(diǎn)是，在保證機(jī)箱內(nèi)設(shè)備散熱要求的同時(shí)，機(jī)箱可以做成任意防護(hù)等級(jí)，可大大提高電氣設(shè)備的可靠性和使用壽命。由于電氣設(shè)備使用壽命延長，減少了固體廢物的產(chǎn)生。

記者：密閉之后，防灰塵、防潮濕的效果肯定比有開口的機(jī)箱效果好，這容易理解。關(guān)鍵是，密閉后，散熱效果如何達(dá)到？

陳慶洪：良好的散熱效果通過三步實(shí)現(xiàn)。一是機(jī)箱外殼是表面積最大的零部件，又是設(shè)備的最外層，直接與周圍環(huán)境中的空氣相接觸，是最理想的散熱部件。二是涂附“負(fù)熱阻效應(yīng)”材料后，大大提高了機(jī)箱外殼的散熱系數(shù)，相當(dāng)于把普通機(jī)箱變成了一個(gè)面積巨大的散熱器。三是機(jī)箱是設(shè)備最外層，可以根據(jù)實(shí)際情況，盡可能做得更大，使散熱面積更大。

記者：哪些行業(yè)急需使用自冷密封機(jī)箱？

陳慶洪：作為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展基礎(chǔ)的光纖系統(tǒng)，任何微小的塵灰都會(huì)對(duì)光信號(hào)造成嚴(yán)重干擾。我們?cè)谡{(diào)研天津一家研發(fā)光分析儀的公司時(shí)，了解到，光路上哪怕出現(xiàn)一?；覊m，光信號(hào)就會(huì)受到干擾，整個(gè)過程就得重來。而這?；覊m極有可能是風(fēng)冷過程帶來的。實(shí)際上，正有成千上萬臺(tái)風(fēng)冷機(jī)箱對(duì)光通信系統(tǒng)構(gòu)成上述類似的風(fēng)險(xiǎn)。我們對(duì)快速發(fā)展的電動(dòng)車充電樁行業(yè)進(jìn)行了調(diào)研，發(fā)現(xiàn)其全部使用的都是風(fēng)冷機(jī)箱，由于冷卻風(fēng)量很大，每月都要專門清理過濾網(wǎng)上的灰塵。另外，現(xiàn)在原子鐘的應(yīng)用越來越廣泛，但同樣存在機(jī)箱問題。北京大學(xué)是原子鐘研制的領(lǐng)頭羊，但其生產(chǎn)的大型原子鐘除了銫原子頻率標(biāo)準(zhǔn)部分使用了恒溫控制，其它電子線路均使用風(fēng)冷技術(shù)設(shè)備，長期受灰塵侵害和因通風(fēng)口破壞電磁兼容性，以致影響其可靠性。

自冷密封機(jī)箱性價(jià)比高

記者：自冷密閉機(jī)箱的性價(jià)比如何？

陳慶洪：前文提到的天津那家公司研發(fā)的光分析儀每臺(tái)價(jià)值160萬人民幣，而為之配套的自冷密閉機(jī)箱售價(jià)1800元人民幣。還有，三峽水電站的電控系統(tǒng)，由于使用風(fēng)冷機(jī)箱，使其長期不斷受灰塵和潮氣的侵害，不得不三五年就大修或更換。使用自冷密封機(jī)箱后可極大減少塵灰、潮氣侵害，大大延長使用壽命，減少大修或更換的成本，從而與三峽發(fā)電站大壩120年的設(shè)計(jì)壽命盡可能的匹配。

記者：用戶使用回饋的情況怎樣？

陳慶洪：湖北一家公司給我們發(fā)來感謝信說，將我們提供的“負(fù)熱阻效應(yīng)”材料噴涂在汽車散熱器表面，經(jīng)第三方檢測，提高散熱量最大高達(dá)42%。深圳一家科技公司給我們的應(yīng)用情況回函中說“貴司提供的自冷密封機(jī)箱經(jīng)我司裝機(jī)測試，散熱效果很好?！?/p>

下半年要出品全世界第一臺(tái)密封機(jī)箱小型原子鐘

記者：已經(jīng)研發(fā)成功或以立項(xiàng)正在進(jìn)行的研發(fā)項(xiàng)目有哪些？

陳慶洪：已經(jīng)完成光分析儀自冷密封機(jī)箱的設(shè)計(jì)制造。已立項(xiàng)正在進(jìn)行的項(xiàng)目有原子鐘自冷封閉機(jī)箱項(xiàng)目、光端機(jī)自冷密封機(jī)箱項(xiàng)目及直流充電樁自冷密閉機(jī)箱項(xiàng)目。其它還有風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制柜、電站控制系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床電控自冷密封機(jī)箱項(xiàng)目。

記者：今年的重點(diǎn)項(xiàng)目是哪個(gè)？有何進(jìn)展？

陳慶洪：今年希望在原子鐘自冷密封機(jī)箱項(xiàng)目等有實(shí)質(zhì)性突破。以原子鐘自冷密封機(jī)箱為例，我們已經(jīng)和北大相關(guān)研究原子鐘的部門展開深度合作，致力研發(fā)小型原子鐘用自冷密封機(jī)箱。目前，正在就原子鐘用自冷密封機(jī)箱的散熱過程進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬仿真計(jì)算。

記者：為何要把其作為重點(diǎn)項(xiàng)目之一？

陳慶洪：我們?cè)诳疾烀绹a(chǎn)的PRS10小型原子鐘的散熱情況時(shí)發(fā)現(xiàn)，美國尚未很好解決原子鐘散熱、防輻射問題。它的小型原子鐘只有巴掌大，運(yùn)轉(zhuǎn)之后，外殼溫度四十多攝氏度，需要通過熱沉——就是熱導(dǎo)體——金屬小板凳散熱。根據(jù)我們的調(diào)研，美國的蘋果公司、西屋電氣，德國的西門子等都在使用風(fēng)冷機(jī)箱。我們希望通過小型原子鐘項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)具有國內(nèi)外影響力的突破，為我國實(shí)現(xiàn)“工業(yè)制造2025”做貢獻(xiàn)。

記者：小型原子鐘自冷密閉機(jī)箱項(xiàng)目什么時(shí)候會(huì)有實(shí)質(zhì)性進(jìn)展？

陳慶洪：我們的合作方是國內(nèi)外領(lǐng)先的原子鐘研發(fā)團(tuán)隊(duì)，我們的自冷密封機(jī)箱也是世界領(lǐng)先水平。我們有技術(shù)實(shí)力、資金實(shí)力作保證，我們今年下半年要出品全世界第一臺(tái)密封機(jī)箱小型原子鐘。

中科高技術(shù)企業(yè)發(fā)展評(píng)價(jià)中心項(xiàng)目與成果部副主任王艷欣對(duì)記者說：“我們每年要評(píng)價(jià)不少項(xiàng)目，但能達(dá)到國際先進(jìn)水平的真是不多。因此我對(duì)這個(gè)項(xiàng)目印象深刻?！蓖跗G欣告訴記者，評(píng)價(jià)要從技術(shù)創(chuàng)新程度、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的先進(jìn)程度、技術(shù)難度和復(fù)雜程度、技術(shù)重現(xiàn)性和成熟度、技術(shù)創(chuàng)新對(duì)推動(dòng)科技進(jìn)步和提高市場競爭能力的作用、經(jīng)濟(jì)或社會(huì)效益六方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，“我們從專家?guī)熘谐槿?名專家，獨(dú)立打分，然后加和平均，得出最終評(píng)價(jià)得分。評(píng)價(jià)分四個(gè)層次，80到85分，屬國內(nèi)先進(jìn)水平；85到90分，屬國內(nèi)領(lǐng)先水平；90到95分，屬國際先進(jìn)水平；95分以上屬國際領(lǐng)先水平。自冷密封機(jī)箱屬于國際先進(jìn)水平，在國際范圍內(nèi)排在前十?！皡⒓涌萍汲晒u(píng)價(jià)必須具備國家專利證書、研制報(bào)告、研究報(bào)告、檢驗(yàn)檢疫報(bào)告、用戶使用報(bào)告、查新報(bào)告、國內(nèi)外同類產(chǎn)品分析對(duì)比情況等‘干貨’，沒有這些‘干貨’是無法參評(píng)的。這也是保證評(píng)價(jià)結(jié)論權(quán)威的因素之一?！?/p>

當(dāng)記者問到自冷密封機(jī)箱市場前景問題時(shí)，王艷欣說：“萬事俱備，只欠東風(fēng)。前期所有的工作都已經(jīng)非常扎實(shí)的做完了，下一步就是全力向市場推廣。我對(duì)這款產(chǎn)品非常有信心，因?yàn)榉彩切枰评涞模徽撌敲裼妙I(lǐng)域還是軍用領(lǐng)域，只要需要更安全的制冷都會(huì)需要這款產(chǎn)品。去年，我和陳總?cè)ブ锌圃哼^程所，所里非常認(rèn)可這款產(chǎn)品，表示要密切合作。據(jù)我所知，合作正在快速向前推進(jìn)。我真的看好這個(gè)項(xiàng)目?！?/p>