Ученые из Института Фраунгофера разработали сверхтонкие алмазные мембраны для эффективного охлаждения электронных компонентов, что позволит ускорить зарядку электромобилей.
Проблема тепловыделения
Одним из основных вызовов в электронике является тепловыделение, которое может привести к повреждению компонентов и даже стать причиной опасных ситуаций. Традиционно для отвода тепла используются радиаторы из меди или алюминия, однако эти материалы также обладают высокой электропроводностью, требуя дополнительной изоляции.
В новом исследовании ученые предложили использовать алмаз, который обладает отличной теплопроводностью, но при этом является изолятором для электричества.
«Наша цель - заменить традиционный изоляционный слой алмазной наномембраной. Алмаз не только эффективно отводит тепло к меди, но и может быть сформирован в проводящие дорожки», - объясняет Матиас Мюле, участник проекта.
Благодаря своей гибкости и самостоятельности, наномембраны могут размещаться в любой точке компонента, на медном радиаторе или непосредственно интегрироваться в систему охлаждения.
Мембраны могут увеличить скорость зарядки электромобилей в пять раз
Существующие алмазные теплоотводы, как правило, имеют толщину более 2 мм и сложны в монтаже. Новые наномембраны толщиной всего в один микрометр являются гибкими и легко крепятся к электронным компонентам при нагревании до 80 °C.
Ученые предполагают, что алмазные наномембраны позволят снизить тепловую нагрузку на электронные компоненты в 10 раз, что положительно скажется на их энергоэффективности и сроке службы. В случае применения в зарядных устройствах, мембраны могут увеличить скорость зарядки электромобилей в пять раз.
Важным преимуществом является возможность производства на кремниевых пластинах, что упрощает масштабирование процесса для промышленного применения. Ученые уже подали заявку на патент и планируют в этом году начать тестирование технологии в инверторах и трансформаторах электромобилей и телекоммуникационного оборудования.
