金刚石以其出色的导热性而闻名。这使得这种材料非常适合冷却高功率密度的电子元件，例如处理器、半导体激光器或电动汽车中使用的电子元件。

　　美国弗劳恩霍夫协会(Fraunhofer- gesellschaft)的独立国际分支机构弗劳恩霍夫协会(Fraunhofer us)的研究人员成功地用人造钻石开发出了极薄的纳米膜，这种纳米膜可以集成到电子元件中，从而将局部热负荷降低了10倍。这有助于提高电动汽车的道路性能和使用寿命，并大大缩短电池充电时间。

　　功率密度的增加和由此导致的电子元件的高散热需要新的材料。金刚石的导热性高，是铜的4 ~ 5倍。因此，当涉及到电力运输、光伏或存储系统中的冷却电力电子设备时，它是一种特别有趣的材料。

　　到目前为止，用铜板或铝板制作的散热器增加了发热部件的散热面，从而防止了过热造成的损坏。弗劳恩霍夫美国公司位于密歇根州东兰辛的中西部中心，是弗劳恩霍夫协会的一个独立的国际分支机构，该公司的科学家们现在已经用人造钻石开发出了比人类头发还薄的纳米膜。柔性材料可以直接集成到电子元件中，以冷却电动汽车中的电力电子设备，将牵引能量从电池传递到电动机，并将电流从直流电转换为交流电。

　　这种柔性的、电绝缘的纳米膜有可能将电子元件的局部热负荷降低十倍，比如电机中的电流调节器。因此，电动汽车的能源效率、使用寿命和道路性能都得到了显著提高。另一个优点是，当用于充电基础设施时，金刚石膜有助于将充电速度提高五倍。

　　金刚石膜更换E .绝缘中间层

　　一般来说，在组件下面镀一层铜可以改善热流。但在铜与元件之间有一层电绝缘的氧化物或氮化物层，导热性差。

　　弗劳恩霍夫美国中心中西部CMW钻石技术组负责人Matthias m

　　hle博士说:“我们想用我们的金刚石纳米膜取代这层中间层，因为金刚石可以加工成导电路径，因此它在向铜传递热量方面非常有效。”“由于我们的膜是灵活和独立的，它可以放置在组件或铜的任何地方，也可以直接集成到冷却回路中。”

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　　赫勒和他的团队通过在单独的硅片上生长多晶金刚石纳米膜，然后将其分离，翻转并蚀刻掉金刚石层的背面来实现这一目标。这就产生了一个独立的、光滑的钻石，可以在80°C的低温下加热，然后附着在组件上。“热处理会自动将微米厚的薄膜粘在电子元件上。然后，钻石不再是独立的，而是整合到系统中，”研究人员解释说。

　　纳米膜可以在晶圆规模(4英寸或更大)上生产，使其非常适合工业应用。这项开发已经申请了专利。逆变器和变压器在电力运输和电信等应用领域的应用测试将于今年开始。

　　弗劳恩霍夫协会提供

　　引文:Faster charging with diamonds(2024, 3月2日)，检索自https://phys.org/news/2024-03-faster-diamonds.html

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