다이아몬드는 아름다운 얼굴을 가질 뿐만 아니라 뛰어난 열 전도성 덕분에 "차가운" 상태를 유지하는 방법도 알고 있습니다. 이제 Fraunhofer 엔지니어들은 이를 활용하여 초박형 다이아몬드 필름을 사용하여 전자 부품을 크게 냉각시키고 전기 자동차 충전 속도를 높이고 있습니다.
열은 전기의 불행한 부작용인 경우가 많으며 열이 너무 많으면 구성 요소와 장비가 손상될 수 있으며 때로는 위험할 수도 있습니다. 따라서 열을 관리하고 제거하는 것은 전자 설계에서 주요 고려 사항이며 방열판은 구리나 알루미늄으로 만들어지는 경우가 많습니다. 문제는 이러한 금속이 좋은 전기 전도체이기 때문에 일반적으로 또 다른 절연층이 필요하다는 것입니다. 따라서 새로운 연구를 위해 Fraunhofer 팀은 우수한 열 전도체이자 전기 절연체인 다이아몬드로 전환했습니다.
이 프로젝트의 과학자인 Matthias Mühle는 "우리는 중간층을 다이아몬드 나노필름으로 대체하려고 합니다. 다이아몬드는 전도성 경로로 가공될 수 있기 때문에 열을 구리에 매우 효율적으로 전달할 수 있습니다. 우리 필름은 유연하고 독립형이기 때문에 부품이나 구리의 어느 곳에나 배치할 수 있거나 냉각 회로에 직접 통합할 수 있습니다."라고 말했습니다.
다이아몬드 방열판은 오랫동안 사용해 왔지만 두께가 보통 2mm를 넘어 부품과의 접착이 어렵다. 나노필름은 두께가 1미크론에 불과하고 유연합니다. 80°C(176°F)로 부드럽게 가열하여 전자 부품에 접착할 수 있습니다. 연구팀은 실리콘 웨이퍼 위에 다결정 다이아몬드를 성장시킨 뒤 다이아몬드 층을 분리하고 식각해 나노열 필름을 만들었다.
연구진은 다이아몬드 나노필름이 전자 부품의 열 부하를 10분의 1로 줄일 수 있으며, 이는 물론 이러한 부품과 전체 장치의 에너지 효율성과 서비스 수명을 증가시킬 수 있다고 추정합니다. 연구팀은 이 필름을 충전 시스템에 적용하면 전기차 충전 속도를 5배 이상 높일 수 있다고 밝혔다.
아마도 가장 중요한 점은 다이아몬드 나노필름이 실리콘 웨이퍼에서 만들어질 수 있기 때문에 제조 공정이 산업적 용도로 확장하기가 상대적으로 쉽다는 것입니다. 연구팀은 이 기술에 대한 특허를 취득했으며 올해 말 전기자동차와 통신 분야의 인버터와 변압기에서 테스트를 시작할 계획이다.