Màng nano kim cương có thể giúp tản nhiệt khỏi thiết bị điện tử một cách hiệu quả.

Nhiệt thường là một tác dụng phụ của điện và quá nhiều nhiệt có thể làm hỏng các bộ phận, thiết bị, đôi khi theo những cách nguy hiểm. Vì vậy, việc quản lý và loại bỏ nhiệt là vấn đề cần cân nhắc chính trong thiết kế thiết bị điện tử, với các bộ tản nhiệt thường được làm bằng đồng hoặc nhôm. Vấn đề là những kim loại này cũng là chất dẫn điện tốt nên thường cần có một lớp cách điện khác. Vì vậy, trong nghiên cứu mới, nhóm Fraunhofer đã chuyển sang sử dụng kim cương, một chất dẫn nhiệt tuyệt vời nhưng lại là chất cách điện.

Matthias Mühle - một nhà khoa học của dự án cho biết: “Chúng tôi muốn thay thế lớp trung gian này bằng màng nano kim cương, màng này cực kỳ hiệu quả trong việc truyền nhiệt sang đồng, vì kim cương có thể được xử lý thành các đường dẫn điện. Màng nano kim cương rất linh hoạt và đứng tự do nên nó có thể được đặt ở bất kỳ vị trí nào trên bộ phận hoặc được tích hợp trực tiếp vào mạch làm mát.”

Bộ tản nhiệt kim cương bắt đầu được sử dụng nhưng chúng thường dày hơn 2 mm và có thể khó gắn vào các bộ phận. Tuy nhiên, màng nano chỉ dày 1 micromet, dẻo và có thể liên kết với các linh kiện điện tử bằng cách làm nóng nhẹ chúng đến 80°C (176°F). Nhóm nghiên cứu đã chế tạo màng nano bằng cách đặt kim cương đa tinh thể lên trên các tấm silicon, sau đó tách ra và khắc các lớp kim cương.

Các nhà nghiên cứu ước tính màng nano kim cương có thể giảm tải nhiệt của linh kiện điện tử xuống hệ số 10, điều này tất nhiên sẽ tăng hiệu quả sử dụng năng lượng và tuổi thọ của linh kiện đó cũng như toàn bộ thiết bị. Nếu nó được tích hợp vào hệ thống sạc, nhóm nghiên cứu cho biết màng có thể giúp tăng tốc độ sạc cho xe điện lên gấp 5 lần.

Có lẽ điều tuyệt vời nhất là vì màng nano kim cương có thể được chế tạo trên các tấm silicon nên quy trình sản xuất sẽ tương đối dễ dàng mở rộng quy mô để sử dụng trong công nghiệp. Nhóm nghiên cứu đã nộp bằng sáng chế cho công nghệ này và có kế hoạch bắt đầu thử nghiệm vào cuối năm nay trên các bộ biến tần và máy biến thế trong xe điện, viễn thông.