Elektřina obvykle vytváří jako nechtěný produkt teplo. Může ho být tolik, že poškodí dotyčné zařízení a může způsobit i mnohem větší problémy. Zvládnutí tepla bývá jedním z hlavních úkolů při navrhování designu elektroniky. Obvykle to má na starost měď nebo hliník. Potíž bývá v tom, že zároveň jde o dobré vodiče elektřiny, takže je nutné použít ještě další materiál coby izolant.
Tým Fraunhofer USA Inc, nezávislé mezinárodní pobočky německé výzkumné organizace Fraunhofer-Gesellschaft, vyvinul extrémně tenké membrány ze syntetických diamantů. Diamant totiž skvěle vede teplo, ale zároveň je elektrický izolant. Jak říká Matthias Mühle z výzkumného týmu, diamantové membrány jsou flexibilní a mohou být použity kdekoliv na komponentách elektronického zařízení nebo přímo jako součást chladícího obvodu.
V poslední době se začínají objevovat diamantové rozvaděče tepla. Mívají ale tloušťku přes 2 milimetry a není vždy snadné je přidělat ke komponentám elektroniky. Diamantové membrány jsou oproti tomu jen 1 mikrometr tenké a lze je připojit k elektronickým součástkám opatrným zahřátím na 80 °C. Badatelé tyto ultratenké membrány nechali narůst na křemíkovém substrátu.
Mühle s kolegy odhadují, že diamantové membrány mohou snížit tepelnou zátěž elektronických komponent desetinásobně. To následně podstatně zvýší energetickou účinnost a prodlouží životnost komponent i celého elektronického zařízení. Pokud se diamantové membrány stanou součástí systémů pro nabíjení baterií, mohou nabíjení zhruba 5krát urychlit.
Asi nejlepší na tom celém je, že vzhledem k jednoduché výrobě ultratenkých diamantových membrán bude možné relativně snadno produkovat takové membrány v průmyslovém měřítku. Tvůrci nové technologie si již zažádali o patent. Ještě letos chtějí zahájit testování diamantových membrán ve střídačích a transformátorech na elektrických vozidlech a v komunikačních zařízeních.
Literatura
Fyzici stlačili záření a ochladili tím mikroskopický buben pod kvantový limit
Autor: Stanislav Mihulka (26.01.2017)
Kvantová kouzla: Kvantové měření může chladit
Autor: Stanislav Mihulka (17.03.2019)
Magie termodynamiky dokáže chladit bez spotřeby energie
Autor: Stanislav Mihulka (24.04.2019)
Fyzici vyvíjejí reálný plazmový zmrazovací paprsek
Autor: Stanislav Mihulka (08.09.2023)
Diskuze:
F M,2024-03-25 14:03:47
Ten diamant by měl nahradit izolant mezi součástkou a mědí (chladičem). Jediné ne zcela PR číslo je 4-5x větší tepelná vodivost než měď.
Ty nabíjecí časy, asi jak u čeho, drobné baterie, krátkodobé rázy asi ano, ale u těch větších to rychle narazí na schopnost se toho tepla zbavovat dále (chladič). Tedy netvrdím, že to nepomůže vůbec, díky lepšímu odvodu tepla při stejném proudu bude o trochu lepší teplota - efektivita - nižší produkce tepla. Ale nečekal bych zázraky.
Původně, v odkazu na konci, podle mě logicky je to směřováno trochu víc na tu lokální tepelnou zátěž, kterou to má snižovat až 10x (oproti čemu?). Elektronice to potenciálně může pomoci dost, ale nevím co za materiály se dnes používá. Moderní miniaturizovaná elektronika (v nanometrech) má problém s odvodem tepla a nerovnoměrností jeho produkce na čipu, takže takový rozvaděč by pomohl s jeho distribucí na větší plochu následného silnějšího kovového rozvaděče popřípadě i následně chladiče. A tím samozřejmě dojde k snížení maximální teploty "hotspotů" což by právě asi měla být největší část pozitivního vlivu na životnost a efektivitu.
https://www.fraunhofer.de/en/press/research-news/2024/march-2024/faster-charging-with-diamonds.html
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
