Diamond es más que una cara bonita: sabe cómo mantener la calma gracias a su excelente conductividad térmica. Ahora, los ingenieros de Fraunhofer han aprovechado esto, utilizando membranas de diamante ultrafinas para enfriar drásticamente los componentes electrónicos y aumentar la velocidad de carga de los vehículos eléctricos.
El calor suele ser un efecto secundario desafortunado de la electricidad, y una cantidad excesiva puede dañar componentes y dispositivos, a veces de forma peligrosa. Como tal, gestionar y eliminar el calor es una consideración importante en el diseño electrónico, y los disipadores de calor suelen estar hechos de cobre o aluminio. El problema es que estos metales también son buenos conductores de electricidad, por lo que normalmente se necesita otra capa aislante. Entonces, para el nuevo estudio, el equipo de Fraunhofer recurrió al diamante, que es un excelente conductor del calor pero un aislante de la electricidad.
«Queremos sustituir esta capa intermedia por nuestra nanomembrana de diamante, que es extremadamente eficaz para transferir calor al cobre, ya que el diamante se puede transformar en caminos conductores», afirmó Matthias Mühle, científico del proyecto. «Como nuestra membrana es flexible y autónoma, puede colocarse en cualquier lugar del componente o del cobre o integrarse directamente en el circuito de refrigeración».
Fraunhofer EE. UU., Centro Medio Oeste CMW
Los disipadores de calor de diamante ya están empezando a encontrar uso, pero suelen tener más de 2 mm de grosor y pueden resultar difíciles de fijar a los componentes. Las nanomembranas, sin embargo, tienen sólo un micrómetro de espesor, son flexibles y pueden unirse a componentes electrónicos calentándolos suavemente a 80 °C (176 °F). El equipo fabricó las nanomembranas haciendo crecer diamante policristalino sobre obleas de silicio, luego separando y grabando las capas de diamante.
Los investigadores estiman que las nanomembranas de diamante podrían reducir la carga térmica de los componentes electrónicos en un factor de 10, lo que por supuesto aumentaría la eficiencia energética y la vida útil de esos componentes y del dispositivo en general. Si se incorporara a los sistemas de carga, el equipo dice que las membranas podrían ayudar a aumentar cinco veces la velocidad de carga de los vehículos eléctricos.
Quizás lo mejor de todo es que, dado que las nanomembranas de diamante se pueden fabricar en obleas de silicio, el proceso de fabricación debería ser relativamente fácil de ampliar para uso industrial. El equipo ya presentó una patente para la tecnología y planea comenzar a probarla a finales de este año en inversores y transformadores en vehículos eléctricos y telecomunicaciones.
Fuente: Fraunhofer
