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6 Mar, 2024

Des nanomembranes de diamant rendent les appareils électroniques 10 fois plus froids et 5 fois plus rapides à charger

Des nanomembranes de diamant rendent les appareils électroniques 10 fois plus froids et 5 fois plus rapides à charger

Les nanomembranes de diamant pourraient contribuer à évacuer efficacement la chaleur des composants électroniques.

Des scientifiques du Fraunhofer ont utilisé des membranes de diamant ultrafines pour refroidir radicalement des composants électroniques et accélérer la vitesse de chargement des véhicules électriques, en tirant parti de l’excellente conductivité thermique du diamant.

La chaleur est généralement un effet secondaire malheureux de l’électricité, et une trop grande quantité de chaleur peut endommager les composants et les appareils, parfois de manière dangereuse. C’est pourquoi la gestion et l’évacuation de la chaleur sont des aspects importants de la conception électronique, les dissipateurs de chaleur étant généralement constitués de cuivre ou d’aluminium.

Le problème est que ces métaux sont également de bons conducteurs d’électricité, de sorte qu’une autre couche isolante est généralement nécessaire. Pour cette nouvelle étude, l’équipe du Fraunhofer s’est donc tournée vers le diamant, qui est un excellent conducteur de chaleur mais un isolant pour l’électricité.

« Nous voulons remplacer cette couche intermédiaire par notre nanomembrane de diamant, qui est extrêmement efficace pour transférer la chaleur vers le cuivre, car le diamant peut être transformé en chemins conducteurs », a déclaré Matthias Mühle, un scientifique participant au projet. « Comme notre membrane est flexible et autonome, elle peut être placée n’importe où sur le composant ou le cuivre, ou être intégrée directement dans le circuit de refroidissement.

Échantillons des nanomembranes de diamant de l’équipe

Les répartiteurs de chaleur en diamant commencent déjà à être utilisés, mais ils ont généralement une épaisseur de plus de 2 mm et peuvent être difficiles à fixer sur les composants. Les nanomembranes, en revanche, ne font qu’un micromètre d’épaisseur, sont flexibles et peuvent être collées aux composants électroniques en les chauffant doucement à 80 °C. L’équipe a fabriqué les nanomembranes en faisant croître du diamant polycristallin sur des tranches de silicium, puis en détachant et en gravant les couches de diamant.

Les chercheurs estiment que les nanomembranes de diamant pourraient réduire la charge thermique des composants électroniques d’un facteur 10, ce qui augmenterait bien sûr l’efficacité énergétique et la durée de vie de ces composants et de l’appareil dans son ensemble. Si elles étaient intégrées dans des systèmes de charge, l’équipe affirme que les membranes pourraient contribuer à multiplier par cinq les vitesses de charge des véhicules électriques.

Ce qui est peut-être le plus intéressant, c’est que les nanomembranes de diamant peuvent être fabriquées sur des plaquettes de silicium et que le processus de fabrication devrait être relativement facile à mettre à l’échelle pour une utilisation industrielle. L’équipe a déjà déposé un brevet pour cette technologie et prévoit de commencer à la tester dans le courant de l’année dans les onduleurs et les transformateurs des véhicules électriques et des télécommunications.

https://www.fraunhofer.de/en/press/research-news/2024/march-2024/faster-charging-with-diamonds.html