用钻石超薄纳米膜 弗劳恩霍夫研究所实现更快速充电

盖世汽车讯 金刚石以其出色的导热性而闻名，因此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。

据外媒报道，弗劳恩霍夫研究所美国（Fraunhofer U.S.，Fraunhofer-Gesellschaft独立国际附属机构）研究人员已成功开发出由合成钻石制成的超薄纳米膜，可集成到电子元件中，从而将局部热负荷降低至十分之一，进而有助于提高电动汽车的道路性能和使用寿命，并显著减少电池充电时间。

图片来源：弗劳恩霍夫研究所

电子元件功率密度的增加以及由此产生的更高散热需要新材料。金刚石以其高导热性而闻名，其导热性比铜高四到五倍。因此，当涉及到电力运输、光伏或存储系统中的电力电子设备的冷却时，金刚石是一种特别重要的材料。

截至目前，由铜板或铝板制成的散热器增加了产生热量的部件的散热表面，从而防止因过热而损坏。位于密歇根州东兰辛的弗劳恩霍夫研究所Center Midwest CMW的科学家们现已开发出比人类头发还细的合成钻石纳米膜。这种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输到电动机，并将电流从直流电转换为交流电。

弗劳恩霍夫研究所美国开发的柔性电绝缘纳米膜有可能将电子元件（例如电动机中的电流调节器）的局部热负荷降低至十分之一。电动汽车的能源效率、使用寿命和道路性能因此得到显著提高。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。

金刚石膜取代绝缘中间层

一般来说，在元件下方应用铜层可以改善热流。但铜与元件之间存在电绝缘的氧化物或氮化物层，导热性较差。

图片来源：弗劳恩霍夫研究所

“我们希望用金刚石纳米膜取代这个中间层，这种纳米膜在将热量传递到铜方面非常有效，因为金刚石可以加工成导电路径，”美国弗劳恩霍夫研究所Center Midwest CMW.金刚石技术小组负责人Matthias Mühle博士。“由于我们的薄膜灵活且独立，因此可以放置在组件或铜上的任何位置，甚至直接集成到冷却回路中。”

Mühle及其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，将其翻转并蚀刻掉背面的金刚石层来实现这一目标。这样就形成了独立式的光滑金刚石，可以在80°C的低温下加热，然后附着到部件上。“热处理会自动将微米厚的薄膜粘合到电子元件上。然后金刚石就不再是独立的，而是集成到系统中，”研究人员解释道。

该纳米膜可以在晶圆级（4英寸及更大）上生产，非常适合工业应用。该开发已申请专利。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启动。