Алмаз известен своей красотой и ценностью, но мало кто знает, что этот материал также обладает исключительными термическими свойствами. Теперь команда инженеров из Институт Фраунгофера нашел способ использовать эти качества для решения одной из самых больших проблем современной электроники: перегрева. Благодаря алмазным наномембранам мы можем стать свидетелями настоящей революции в области электроники, создав более эффективные, долговечные и быстро перезаряжаемые устройства.
Тепло — враг электроники
Тепло является неизбежным побочным продуктом электричества и, когда оно присутствует в избытке, может повредить компоненты и устройства, иногда опасно. По этой причине управление и отвод тепла являются ключевыми факторами при проектировании электроники. Обычно радиаторы изготавливаются из меди или алюминия, но эти металлы также являются хорошими проводниками электричества, поэтому необходимо использование дополнительного изолирующего слоя.
Вот тут-то и приходит на помощь алмаз. Этот материал не только является отличным проводником тепла, но и является электроизолятором. «Мы хотим заменить этот промежуточный слой нашей алмазной наномембраной, которая чрезвычайно эффективно передает тепло меди, поскольку алмаз может превращаться в проводящие пути», — объясняет он. Маттиас Мюле, один из ученых проекта.
Поскольку наша мембрана является гибкой и самонесущей, ее можно разместить в любом месте компонента или меди или интегрировать непосредственно в контур охлаждения.
Маттиас Мюле, Институт Фраунгофера
Ультратонкие и гибкие наномембраны
Алмазные радиаторы уже начинают находить применение в электронике, но их толщина обычно превышает 2 мм, и их сложно прикрепить к компонентам. С другой стороны, наномембраны имеют толщину всего лишь микрометр. Они чрезвычайно гибки и могут быть прикреплены к электронным компонентам, осторожно нагревая их до 80°C. Как команда произвела наномембраны? Он вырастил поликристаллический алмаз на кремниевых пластинах, затем отделил и протравил алмазные слои.
По оценкам исследователей, алмазные наномембраны могут снизить тепловую нагрузку электронных компонентов. в 10 раз. Это позволит существенно повысить энергоэффективность и срок службы этих компонентов и устройства в целом. Если бы их включили в системы зарядки, команда считает, что мембраны могли бы внести свой вклад. увеличить скорость зарядки электромобилей в пять раз.
Масштабируемый производственный процесс
Возможно, лучше всего то, что алмазные наномембраны можно изготавливать на кремниевых пластинах, и процесс производства можно относительно легко масштабировать для промышленного использования. Команда уже подала патент на эту технологию и планирует начать ее тестирование позднее в этом году в инверторах и трансформаторах для электромобилей и телекоммуникаций.
Благодаря алмазным наномембранам будущее электроники может проложить путь к более мощным и долговечным устройствам, а также к более практичным и доступным электромобилям. Нам не терпится увидеть, как эта революционная технология изменит мир электроники в ближайшие годы.
Для получения дополнительной информации, найди все здесь.
