Los especialistas del Fraunhofer US, rama internacional autónoma de Fraunhofer-Gesellschaft, han conseguido fabricar nano membranas ultradelgadas a partir de diamantes sintéticos.
Esta tecnología, diseñada para incorporarse en dispositivos electrónicos, promete disminuir hasta diez veces la acumulación local de calor. Este avance tiene el potencial de elevar el rendimiento y la durabilidad de los vehículos eléctricos, además de acortar los tiempos de carga de las baterías.
Un descubrimiento en diamantes sintéticos relevante
Los expertos destacan la excepcional conductividad térmica del diamante, superior en cuatro a cinco veces a la del cobre tradicional. Esta característica lo convierte en un material altamente atractivo para la refrigeración de la electrónica de potencia, en aplicaciones como el transporte eléctrico, los sistemas fotovoltaicos y las soluciones de almacenamiento energético.
Tradicionalmente, los disipadores de calor fabricados de cobre o aluminio han sido utilizados para incrementar la disipación del calor en los componentes electrónicos, previniendo así daños por sobrecalentamiento, al ejecutar tareas de alta demanda energética.
No obstante, las nano membranas de diamante sintético, cuya delgadez supera a la de un cabello humano, ofrecen una integración directa en la electrónica de potencia de los vehículos eléctricos, optimizando el enfriamiento de sus sistemas convencionales, porque gestionan la transferencia de energía desde la batería hasta el motor eléctrico y convierten la corriente continua en alterna.
La conductividad eléctrica
Estas membranas, que son tanto flexibles como aislantes eléctricamente, representan una prometedora solución para minimizar la carga térmica en componentes electrónicos clave, como los reguladores de corriente de los motores eléctricos. Esto se traduce en una mejora significativa en la eficiencia energética, prolongación de la vida útil y optimización del rendimiento de los vehículos eléctricos en movimiento.
En el ámbito de la infraestructura de cargas eléctricas, la aplicación de estas membranas de diamante facilita alcanzar velocidades de carga hasta cinco veces superiores a los estándares actuales.
Los investigadores añaden que, aunque la aplicación de una capa de cobre bajo el componente electrónico puede favorecer la disipación del calor, la presencia de una capa intermedia de óxido o nitruro, con propiedades aislantes, pero baja conductividad térmica, puede ser contraproducente. Una de las propuestas es sustituir dicha capa intermedia por la nano membrana de diamantes sintéticos, cuya capacidad de transferencia calor al cobre es excepcionalmente alta. Entonces, gracias a la posibilidad de procesar los diamantes para crear caminos conductores de calor.
El funcionamiento de las nano membranas
Matthias Mühle, líder del grupo Diamond Technologies en el Fraunhofer US Center Midwest CMW, ha indicado en un comunicado que la flexibilidad y autonomía de esta membrana, puede adaptarse a cualquier parte del componente electrónico o integrarse directamente en el circuito de refrigeración.
El proceso de creación de la nano membrana, implica su desarrollo sobre una oblea de silicio separada, seguido por su separación, inversión y grabado en la parte posterior de la capa de diamantes sintéticos. Este procedimiento resulta en un diamante liso e independiente que puede someterse a un tratamiento térmico a baja temperatura, de unos 80 °C, para adherirse al componente electrónico. Este tratamiento térmico asegura la unión automática de la membrana, de un micrómetro de espesor, al componente electrónico, integrándola completamente en el sistema.
La fabricación de la nano membrana es posible en obleas de cuatro pulgadas o más, adaptándose así a una amplia gama de aplicaciones industriales. Mühle ha anunciado que este desarrollo ha sido patentado y que este año se iniciarán pruebas de aplicación en inversores y transformadores, para sectores económicos importantes como el transporte eléctrico y las telecomunicaciones.
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Fuente: mining.com
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