Sciencemag.cz
Doporučujeme
Diamant je známý svou vynikající tepelnou vodivostí která je čtyřikrát až pětkrát vyšší než v případě mědi.. Díky tomu je tento materiál ideální pro chlazení elektronických součástek s vysokou hustotou výkonu, jako jsou například procesory, polovodičové lasery, solární články, systémy pro ukládání energie nebo elektromobily.
Výzkumníkům z Fraunhofer U.S., (pobočka německého Fraunhofer-Gesellschaft v East Lansingu v Michiganu), se nyní ze syntetických diamantů podařilo vyvinout nanomembrány tenké jako křemíkový wafer (tenčí než lidský vlas), které lze integrovat do elektronických součástek, a tím snížit lokální tepelnou zátěž až desetkrát. To pomáhá zlepšit parametry elektromobilů a výrazně zkracuje dobu nabíjení baterií.
„Pružné, elektricky izolační nanomembrány mají potenciál desetinásobně snížit lokální tepelnou zátěž elektronických komponent, jako jsou například regulátory proudu v elektromotorech. Díky tomu se výrazně zlepší energetická účinnost, životnost a jízdní vlastnosti elektromobilů. Další výhodou je skutečnost, že při použití v nabíjecí infrastruktuře přispívají diamantové membrány k pětkrát vyšší rychlosti nabíjení,“ uvádí průvodní tisková zpráva. Dosud se za tímto účelem používaly především chladiče vyrobené z měděných nebo hliníkových destiček které u komponent produkujících teplo zvětšovaly plochu, kde probíhá tepelná výměna, a zabraňovaly tak poškození v důsledku přehřátí.
Nanesení měděné vrstvy pod součástku zrychluje tok tepla. Mezi mědí a součástkou je však elektricky izolační vrstva oxidu nebo nitridu, která má špatnou tepelnou vodivost. Právě tuto mezivrstvu chtějí autoři nové studie nahradit diamantovou nanomembránou. Protože membrána je pružná a dokáže stát volně, lze ji umístit kdekoli na součástce nebo mědi nebo integrovat přímo do chladicího okruhu.
Polykrystalické diamantové nanomembrány vědci vypěstovali na samostatné křemíkové destičce, poté provedli její oddělení, otočení a vyleptání zadní části diamantové vrstvy. Výsledkem je volně stojící hladký diamant, který lze už při mírném zahřátí na 80 °C připevnit na součástku a oba materiály se pevně propojí.
Nanomembránu lze vyrábět v měřítku křemíkových waferů (4 palce a více), takže je vhodná pro průmyslové aplikace. Na technologii byl již podán patent.
Zdroj: Fraunhofer-Gesellschaft / Phys.org, přeloženo / zkráceno
