功能粉体材料:为具身智能机器人高效热管理赋能

2025-09-16
来源:金戈新材

在近年来多场人形机器人竞赛的现场,常常能看到这样的画面:工作人员手持散热剂,追着机器人关键部位喷洒。这一场景背后,实则隐藏着制约具身智能机器人发展的关键核心技术难题——热管理问题。

具身智能机器人的核心部件,如驱动关节的高功率电机、高速运转的边缘计算芯片以及密集封装的电源系统,都集中在狭小的空间内。这些部件持续工作产生的热量不断积聚,对散热设计提出了巨大挑战。若无法有效解决热问题,即便机器人具备再高的智能水平,也难以稳定运行,甚至会出现性能下降、使用寿命缩短,甚至引发安全隐患等严重后果。

此前,加拿大安大略理工大学Eren Sevinchan团队统梳理了应用于机器人系统的各类主动与被动热管理策略。与当下技术相结合,各类主动与被动热管理策略可总结为以下方案:

被动散热方案

  • 散热结构优化:通过在电机壳体设计散热鳍片,优化机器人内部风道布局,利用空气自然对流,增强散热效果。

  • 均温与导热材料:采用石墨膜、均温板(Vapor Chamber)等材料,能够快速将热量扩散开来,避免局部过热。

  • 高导热界面材料:导热硅脂、导热凝胶、导热相变材料等,可有效降低接触热阻,提高热量传递效率。

  • 高导热陶瓷与复合材料:如氮化铝、氮化硅基板,不仅能承载功率器件,还具备良好的绝缘与导热性能,满足机器人复杂的工作环境需求。

主动散热方案

  • 风冷系统:在部分驱动或算力模组内安装微型风扇,通过强制空气流动,提升对流换热能力。

  • 液冷方案:在电池模组或大功率电机中嵌入液冷板或微通道冷却装置,利用液体的高比热容,快速带走热量。

  • 相变材料(PCM)+ 液冷协同:相变材料在高负载动作时吸收峰值热量,随后由液冷系统将热量带走,实现高效的热管理。

  • 仿生式“出汗系统”:借鉴人体汗液蒸发散热原理,利用微孔蒸发或人工循环液体,实现类似人体出汗的散热效果。

人形机器人的热管理问题,不仅是亟待攻克的技术难关,更蕴含着巨大的产业发展机遇。从基础材料到关键器件,再到完整的系统解决方案,众多企业已在该领域深耕多年,为人形机器人产业的发展提供了坚实支撑。

金戈新材作为一家专业从事功能性粉体材料研发、生产和销售的国家重点小巨人企业,产品在热管理材料领域应用已经拥有深厚的技术积累。公司主导产品包括导热粉体材料、阻燃粉体材料、吸波粉体材料及其他功能材料。这些产品经过下游产业链的进一步加工,可制成导热界面材料、导热密封材料、先进陶瓷、隔热材料等功能性材料,广泛应用于新能源汽车、消费电子、5G通信、光伏储能、轨道交通、智慧医疗、国防军工、建筑装饰等多个领域。

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