鑽石奈米膜可使電子設備的溫度降低10倍充電速度提高5倍
鑽石不僅僅是擁有一張漂亮的臉蛋,由於其出色的導熱性,它還知道如何保持”高冷”。現在,弗勞恩霍夫的工程師們利用這一優勢,使用超薄鑽石膜來大幅冷卻電子元件,並提高電動車的充電速度。
熱量通常是電力的一種不幸的副作用,過多的熱量會損壞元件和設備,有時甚至會造成危險。因此,管理和消除熱量是電子設計的一個主要考慮因素,散熱器通常由銅或鋁製成。問題是,這些金屬也是良好的導電體,因此通常還需要另一個絕緣層。因此,在這項新研究中,弗勞恩霍夫研究小組轉向了鑽石,因為鑽石是熱的優良導體,但卻是電的絕緣體。
該計畫的科學家馬蒂亞斯-米勒(Matthias Mühle)說:”我們希望用我們的鑽石奈米膜取代中間層,因為鑽石可以被加工成導電路徑,所以它能非常有效地將熱量傳遞到銅上。由於我們的膜是柔性的、獨立的,它可以放置在元件或銅的任何位置,也可以直接整合到冷卻電路中。”
研究小組的鑽石奈米膜樣本弗勞恩霍夫美國中西部中心CMW
鑽石散熱器早已經開始投入使用,但其厚度通常超過2 毫米,很難貼在元件上。而奈米膜只有一微米厚,柔韌性好,只要輕輕加熱到80 °C(176 °F),就能黏合到電子元件上。研究團隊透過在矽晶片上生長多晶鑽石,然後分離和蝕刻鑽石層來製造奈米散熱膜。
研究人員估計,鑽石奈米膜可將電子元件的熱負荷降低10 倍,這當然會提高這些元件和整個設備的能源效率和使用壽命。研究小組表示,如果將其應用到充電系統中,這種薄膜可將電動車的充電速度提高五倍。
也許最重要的是,由於鑽石奈米膜可以在矽晶片上製造,因此製造流程應該比較容易擴展到工業用途。該團隊已經為這項技術申請了專利,並計劃在今年稍後開始在電動車和電信領域的逆變器和變壓器中進行測試。