Немецкие ученые из Общества имени Фраунгофера использовали ультратонкие алмазные мембраны для резкого охлаждения электронных компонентов и повышения скорости зарядки электромобилей. Технология основана на превосходной теплопроводности алмаза.
Тепло обычно является неприятным побочным эффектом электричества, и выделение большого количества тепла может привести к повреждению компонентов. Проблема в том, что большинство металлов используемых в радиаторах также являются хорошими проводниками электричества, поэтому обычно требуется еще один изолирующий слой. Ученые из Фраунгофера использовали алмаз, который является отличным проводником тепла, но и изолятором электричества.
Мы хотим заменить этот промежуточный слой нашей алмазной наномембраной, которая чрезвычайно эффективно передает тепло меди. Поскольку наша мембрана является гибкой и независимой, ее можно расположить в любом месте компонента, медной детали или интегрировать непосредственно в контур охлаждения.
Маттиас Мюле, соавтор исследования
Алмазные теплоотводы уже использовали в радиаторах, но обычно их толщина более 2 мм, и их сложно прикрепить к компонентам. Однако наномембраны имеют толщину всего лишь микрометр, гибкие, а чтобы прикрепить их к компонентам достаточно нагреть материал до 80 °C. Ученые изготовили наномембраны, выращивая поликристаллический алмаз поверх кремниевых пластин, а затем отделяя и травя алмазные слои.
Ультратонкая алмазная мембрана. Фотографии: Fraunhofer USA, Center Midwest CMW
По оценкам исследователей, алмазные наномембраны снижают тепловую нагрузку электронных компонентов в 10 раз, что повышает энергоэффективность и срок службы этих компонентов и всего устройства. Команда утверждает, что если бы мембраны были включены в зарядные системы, они могли бы помочь увеличить скорость зарядки электромобилей в пять раз.
Поскольку алмазные наномембраны изготавливаются на кремниевых пластинах, процесс производства будет относительно легко масштабировать для промышленного использования. Ученые зарегистрировали патент на технологию и планируют начать ее тестирование в этом году в инверторах и трансформаторах в электромобилях и телекоммуникациях.
