Diamantové nanomembrány výrazne schladia elektroniku a poskytnú rýchlejšie nabíjanie
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 6. 3. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Vedci z Fraunhoferovho inštitútu použili ultratenké diamantové membrány na drasticky lepšie chladenie elektronických komponentov a výrazné zvýšenie rýchlosti nabíjania elektrických vozidiel, pričom využívajú výhody vynikajúcej tepelnej vodivosti diamantu.
Teplo je zvyčajne nešťastným vedľajším účinkom elektriny a príliš veľa tepla môže poškodiť komponenty a zariadenia, niekedy až nebezpečným spôsobom. Ako také je riadenie a odstraňovanie tepla hlavným hľadiskom pri navrhovaní elektroniky, pričom chladiče sú zvyčajne vyrobené z medi alebo hliníka. Problém je, že tieto kovy sú tiež dobrými vodičmi elektriny, takže je zvyčajne potrebná ďalšia izolačná vrstva. Pre novú štúdiu sa teda tím z Fraunhoferovho inštitútu obrátil na diamant, ktorý je vynikajúcim vodičom tepla, ale izoluje elektrinu.
„Chceme nahradiť túto medzivrstvu našou diamantovou nanomembránou, ktorá je mimoriadne účinná pri prenose tepla do medi, pretože diamant môže byť spracovaný na vodivé dráhy,“ povedal Matthias Mühle, vedec projektu. „Keďže naša membrána je flexibilná a voľne stojaca, môže byť umiestnená kdekoľvek na komponente alebo na medi alebo môže byť integrovaná priamo do chladiaceho okruhu.“
Diamantové rozdeľovače tepla už začínajú nájsť uplatnenie, ale zvyčajne majú hrúbku viac ako 2 mm a ich pripevnenie na komponenty môže byť náročné. Novo vyvinuté diamantové nanomembrány však majú hrúbku len mikrometrov, sú flexibilné a dajú sa spojiť s elektronickými súčiastkami jemným zahriatím na 80 °C. Tím vyrobil nanomembrány kultivovaním polykryštalického diamantu na kremíkových doštičkách, potom oddelením a leptaním diamantových vrstiev.
Výskumníci odhadujú, že diamantové nanomembrány by mohli znížiť tepelné zaťaženie elektronických komponentov až 10-násobne. To by samozrejme zvýšilo energetickú účinnosť a životnosť týchto komponentov a celého zariadenia. Ak by bola technológia začlenená do nabíjacích systémov, tím tvrdí, že diamantové nanomembrány by mohli pomôcť zvýšiť rýchlosť nabíjania pre elektrické vozidlá až päťkrát.
Možno najlepšie zo všetkého je, že keďže diamantové nanomembrány môžu byť vyrobené na kremíkových doštičkách, výrobný proces by mal byť relatívne jednoduchý na priemyselné využitie. Tím už na technológiu podal patent a plánuje ju začať testovať koncom tohto roka v meničoch a transformátoroch v elektrických vozidlách a telekomunikačných zariadeniach.
