Nové tepelné materiály dokážu päťnásobne zvýšiť rýchlosť nabíjania elektromobilov

Nedávno vedci z Fraunhoferovho inštitútu v Nemecku úspešne znížili tepelné zaťaženie elektronických komponentov pomocou ultratenkých diamantových fólií a majú potenciál päťnásobne zvýšiť rýchlosť nabíjania elektrických vozidiel. Kľúč k tomuto technologickému prielomu spočíva vo vynikajúcej tepelnej vodivosti a izolačných vlastnostiach diamantu.

Ako je dobre známe, teplo je vedľajším produktom prevádzky elektronických zariadení, ale nadmerné teplo môže poškodiť komponenty a dokonca spôsobiť bezpečnostné riziká. Preto bol rozptyl tepla vždy dôležitým faktorom pri navrhovaní elektronických produktov. Tradičné chladiče zvyčajne používajú medené alebo hliníkové materiály, ale sú tiež dobrými vodičmi, ktoré vyžadujú dodatočnú izoláciu na izoláciu.

Diamant je unikátny materiál, ktorý kombinuje vynikajúcu tepelnú vodivosť (výhodná pre odvod tepla) a elektrickú izoláciu (zabraňujúca skratom). Dá sa spracovať na vodivú cestu, ktorá dokáže efektívne prenášať teplo do medených chladičov. Medzitým, vďaka flexibilite a nezávislosti diamantových nanofilmov, môžu byť umiestnené kdekoľvek na komponentoch alebo medených platniach a dokonca priamo integrované do chladiacich okruhov.

Hrúbka diamantových chladičov v minulosti bežne presahovala 2 milimetre a bolo náročné zladiť sa s komponentmi. Nový diamantový nanofilm má hrúbku len 1 mikrometer a má dobrú flexibilitu. Stačí ho mierne zahriať na 80 stupňov Celzia, aby sa pevne spojil s elektronickými súčiastkami. Výskumný tím pripravil tieto nanofilmy pestovaním polykryštalických diamantových filmov na kremíkových plátkoch, potom odlupovaním a leptaním diamantových vrstiev.
Výskumníci odhadujú, že diamantové nanovrstvy dokážu 10-krát znížiť tepelné zaťaženie elektronických komponentov, čím sa výrazne zlepší ich životnosť a celková energetická účinnosť zariadenia. Navyše, ak sa táto technológia aplikuje na nabíjací systém, dokáže päťnásobne zvýšiť rýchlosť nabíjania elektromobilov.