Учёные из Фраунгофера смогли ускорить охлаждение электронных компонентов и добиться увеличения скорости зарядки электромобилей, используя теплопроводные свойства алмаза. Для этого они задействовали ультратонкие алмазные мембраны.
Правильный отвод тепла становится одной из важнейших задач при разработке электроники. Зачастую теплоотводы изготавливаются из меди или алюминия. Но эти металлы становятся хорошими проводниками электричества, из-за чего производителям приходится использовать ещё один изолирующий слой. Для решения проблемы сотрудники Фраунгофера использовали свойства алмаза.
«Алмазные наномембраны чрезвычайно эффективно передают тепло меди, поскольку этот камень можно пребразовать в проводящие дорожки», — утверждает Маттиас Мюле, один из авторов эсперимента.
Эти мембраны гибкие, поэтому их можно разместить в любом месте компонента электроники и даже использовать внутри охлаждающего контура. Алмазные теплораспределители уже применяются в производстве электроники, но их толщина обычно превышает 2 мм. Гибкие наномембраны толщиной в один микрометр, напротив, могут легко прикрепляться к электронным компонентам путём нагрева до 80 градусов.
Для их изготовления команда вырастила поликристаллический алмаз на кремниевых пластинах. Затем его отделили по слоям. Оказалось, что алмазные наномембраны способны снизить тепловую нагрузку на электронные компоненты в 10 раз, благодаря чему производители смогут повысить энергоэффективность и срок службы как отдельных компонентов, так и всей электроники в целом. А если включить их в системы зарядных станций, мембраны помогут увеличить скорость зарядки электрокаров впятеро.
Алмазные наномембраны уже могут использоваться на кремниевых пластинах. Такой процесс несложно применять в промышленных масштабах. Команда уже подала патент на эту технологию и планирует начать её тестирование к концу 2024 года.