如何把空气玩到极致

编者按：本文来自回形针。36氪经授权发布。

空气一旦动起来就形成风，大到利奇马这样的灾难台风，小到蜂鸟扇动翅膀，都展示了空气的力量与存在感。

人类一直都在尝试利用空气，针对“如何把空气玩到极致”这一命题研究出了无数杰出范例：跑车流线型的外型设计是为了规避风阻达成更大的速度，笔记本电脑里的风扇则通过加速空气流动带走热量。今天的话题就从电脑散热开始讲起。

当你按下开机键，电脑上的各个元件通电，开始工作，与此同时也不可避免地开始发热。其中 CPU、GPU 因为运算任务最多，产生的热量也最多，可达 100℃ 以上。

芯片上积累的热量不但会影响电脑运行的性能和稳定，更会缩短寿命，必须加装散热设备。

台式机一般会使用多个大尺寸的散热风扇，而笔记本限于尺寸只能使用轻薄的散热器，其中最重要的结构是热管和风扇。

热管通常是一根密封的空心铜管，内壁由铜粉烧结形成多孔结构，内部被抽成负压状态，并充入沸点低、容易汽化的液体。

当热管一端受热，毛细多孔材料中的液体迅速蒸发汽化，蒸汽在微小压力差作用下流向另一端，遇冷凝结液化，释放热量，液体再沿多孔材料靠毛细作用流回。通过不断地汽化和液化，热管里的液体就能把热量从一端传递到另一端。

热管的一端连接着与 CPU 等芯片直接接触的散热铜片，另一端连接到风扇的散热鳍片上，通过风扇最终将热量排出。

而当电脑高负荷工作时，会产生更多热量，散热风扇就会相应提高转速以加大出风量从而更快地散热，这也就是你运行大游戏或剪辑视频时，电脑会像直升机起飞般发出巨大噪音的原因。

这就对电脑，尤其是笔记本电脑的散热提出了一个问题，如何在加大风量的同时做到安静无声，这也是今天要讲的主题，如何科学地把空气玩到极致？我们或许可以从猫头鹰身上找到答案。

在所有鸟类中，夜行猫头鹰的飞行噪声最低，且频率集中在 1600Hz 以下，人类几乎听不见。猫头鹰能做到这一点，主要靠它们翅膀特殊的羽毛形态。

对比游隼，你会发现，游隼的羽毛表面非常光滑，而猫头鹰翅膀的初级飞羽外缘呈梳齿状，可以将流过翅膀表面的大空气涡流“过滤”成细碎的小涡流。

且在后缘有穗状须边，使气流变得离散，抑制涡流脱离引起的气动噪声；

腹部、腿部、颈部有大量松散柔软的绒毛，可以通过柔顺变形进一步吸声降噪，减少声音反射，正是这些结构的共同作用才使得猫头鹰能实现静音飞行。

而这种结构也启发了今天的工业设计。

日本新干线的工程师就仿照猫头鹰的翅膀，将电车顶部受电弓的形状设计成与猫头鹰羽毛具有相同的弧度，从而减小了噪音和空气阻力。

ThinkPad 的工程师也从猫头鹰的静音飞行中获得灵感，仿照猫头鹰翅膀结构，开发了鹰翼风扇。

猫头鹰翅膀比游隼更宽大，羽毛排布更多更紧密，通过更低的扇动频率就可以获得足够的升力，产生的噪音更少。

而游隼较小的翅膀必须通过频率更高的扇动获得足够的升力，所以飞行时产生的噪音也会更大。

同理，鹰翼风扇相比传统风扇，通过增加扇叶数量，紧密排列，使相同转速下的鹰翼风扇可以产生更大的风量和风压。

不过，更紧密的扇叶也使得风扇在高速旋转时更容易与空气摩擦产生静电，吸附灰尘，在扇叶之间形成絮状物影响散热效率，ThinkPad 的工程师又增加了防尘过滤网及静电释放线，避免灰尘聚集对风扇的不良影响。

此外，通过模仿猫头鹰翅膀羽毛外缘的梳齿状结构的弧度和形状，鹰翼风扇的每一片扇叶都有独特的排列角度，让风扇转动时会产生多个小涡流，而非一个大涡流，从而降低噪音。

在这里我们也能看到，鹰翼风扇的扇叶厚度比你的指甲盖厚不了多少，难以想象这样一个薄薄的风扇居然能够完美承担笔记本电脑这种重量级生产力工具的散热任务。

2005 年，鹰翼风扇首次应用于 ThinkPad T60 。而经过多年的迭代，2019 年 7 月 10 日上市的 ThinkPad X1 Carbon 2019 ，其中搭载的鹰翼风扇又增添了全新的设计。

在每个扇叶上设置的扰流板结构，与猫头鹰翅膀后缘的穗状须边作用类似，可以进一步减少气动噪声。

同时，风扇在高速转动时产生的气流也会与风扇边框碰撞产生令人烦躁的高频噪音。

新一代的鹰翼风扇在改进扇叶结构实现消声降噪的基础上，还利用风扇中的闲置区域设置了声腔来减少震动实现吸声降噪，与猫头鹰利用遍布体表的绒毛类似，消除了高频噪音。

新设计的鲨鱼鳍风扇框架还能引导气流更多地通过热管的一端，使热管内温差更大，热交换的效率更高，提高散热性能。

正是在这些精妙结构的共同作用下，新一代鹰翼风扇在只有 4 毫米的厚度下，仍然能达到优秀的散热效果。

而鹰翼风扇的出色设计也为产品轻薄化提供了帮助，可以有效节约空间，ThinkPad X1 Carbon 2019 的机身厚度只有 14.95mm，如果不是兼顾多接口扩展的商务需求，相信它还可以做到更薄。

从猫头鹰无声飞行中获取研发灵感的 ThinkPad 鹰翼风扇，在扇叶结构、风扇声腔、鲨鱼鳍框架等诸多细节方面的不断升级优化，做到了更低噪音的同时吹出更大风量，达成更优秀的散热效果。

一个小小的风扇其实背后是如何把空气玩到极致的科学命题，ThinkPad 最新的旗舰产品 X1 Carbon 2019 中，类似鹰翼风扇这样的创新不胜枚举。

作为一款经典的现代商务旗舰轻薄本， ThinkPad X1 Carbon 2019 LTE 版通过使用航空级品质的碳纤维材料，把重量降至 1.09kg，更加入了独立 4G 联网的全时在线功能以及现代待机模式的及时响应功能，非关机状态下，即使电脑盖闭合，仍可处于随时接受任务状态，开盖后即刻唤醒 Windows 系统，快速恢复工作状态。18.3 小时的长效续航，充电 1 小时回血 80% 电量，让你从容自如地应对全天的商务工作。

此外，全新 ThinkPad X1 系列可同时支持 ThinkShutter 黑阀摄像头手动开关与人脸识别红外摄像头，配合指纹解锁防护措施构建起用户信息安全及生活隐私的护盾，在快节奏的开放环境下，进一步提升重要商业隐私数据的安全。

而在易用性上，ThinkPad 经典的键盘和小红帽加三键设计更是文字工作者的利器，在这一项上没有对手。

除了办公，ThinkPad X1 Carbon 2019 更将杜比®视界和杜比全景声®音响系统集于一身，能在“鹰翼”风扇创造的安静环境中，为你呈现前所未有清澈震撼的视听娱乐体验。