Ученые Фраунгофера смогли снизить тепловую нагрузку электронных компонентов в 10 раз, в 5 раз увеличив скорость зарядки устройств, с помощью алмазных наномембран.
Команда использовала ультратонкие алмазные мембраны для резкого охлаждения электронных компонентов и повышения скорости зарядки электромобилей, воспользовавшись преимуществами превосходной теплопроводности алмаза.
Тепло обычно является неприятным побочным эффектом электричества, и слишком большое его количество может привести к повреждению компонентов и устройств, иногда опасным образом. Таким образом, управление и отвод тепла является важным фактором при проектировании электроники, поскольку радиаторы обычно изготавливаются из меди или алюминия. Проблема в том, что эти металлы также являются хорошими проводниками электричества, поэтому обычно требуется еще один изолирующий слой. Поэтому для нового исследования команда Фраунгофера обратилась к алмазу, 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 из алмаза можно получить проводящие пути», — сказал Маттиас Мюле, ученый проекта. «Поскольку наша мембрана является гибкой и независимой, ее можно расположить в любом месте компонента или медной детали или интегрировать непосредственно в контур охлаждения».
Алмазные теплоотводы уже начинают находить применение, но обычно они имеют толщину более 2 мм, и их сложно прикрепить к компонентам. Однако наномембраны имеют толщину всего лишь микрометр, гибкие и могут быть прикреплены к электронным компонентам, осторожно нагревая их до 80 °C (176 °F). Команда изготовила наномембраны, выращивая поликристаллический алмаз поверх кремниевых пластин, а затем отделяя и травя алмазные слои.
По оценкам исследователей, алмазные наномембраны могут снизить тепловую нагрузку электронных компонентов в 10 раз, что, конечно же, повысит энергоэффективность и срок службы этих компонентов и всего устройства. Если бы мембраны были включены в системы зарядки, команда утверждает, что мембраны могли бы помочь увеличить скорость зарядки электромобилей в 5 раз.
А лучше всего то, что, поскольку алмазные наномембраны могут быть изготовлены на кремниевых пластинах, процесс производства будет относительно легко масштабировать для промышленного использования.
Оригинал статьи можно прочитать здесь.
Еще больше интересных научных статей и материалов читайте на нашем сайте «Совятня».
