Diamantová membrána. Kredit: Fraunhofer USA, Center Midwest CMW.

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.

Ohnutá diamantová membrána v rastrovacím elektronovém mikroskopu. Kredit: Fraunhofer USA, Center Midwest CMW.

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.

Logo. Kredit: Fraunhofer-Gesellschaft.

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

New Atlas 4. 3. 2024.