O diamante é conhecido por sua beleza e valor, mas poucos sabem que esse material também possui propriedades térmicas extraordinárias. Agora, uma equipe de engenheiros da Instituto Fraunhofer encontrou uma maneira de explorar essas qualidades para resolver um dos maiores problemas da eletrônica moderna: o superaquecimento. Graças às nanomembranas de diamante pudemos testemunhar uma verdadeira revolução no campo da eletrónica, com dispositivos mais eficientes, duradouros e de recarga mais rápida.
Calor, o inimigo da eletrônica
O calor é um subproduto inevitável da eletricidade e, quando presente em excesso, pode danificar componentes e dispositivos, por vezes de forma perigosa. Por esse motivo, o gerenciamento e a remoção de calor são considerações importantes no projeto eletrônico. Normalmente, os dissipadores de calor são feitos de cobre ou alumínio, mas esses metais também são bons condutores de eletricidade, sendo necessária a utilização de uma camada isolante adicional.
É aqui que entra o diamante. Este material, além de ser um excelente condutor de calor, é também um isolante elétrico. “Queremos substituir essa camada intermediária pela nossa nanomembrana de diamante, que é extremamente eficaz na transferência de calor para o cobre, já que o diamante pode ser transformado em caminhos condutores”, explica. Matthias Mühle, um dos cientistas do projeto.
Como nossa membrana é flexível e autossustentável, ela pode ser colocada em qualquer lugar do componente ou cobre ou integrada diretamente no circuito de refrigeração.
Matthias Mühle, Instituto Fraunhofer
Nanomembranas ultrafinas e flexíveis
Os dissipadores de calor de diamante já estão começando a ser usados na eletrônica, mas normalmente têm mais de 2 mm de espessura e podem ser difíceis de anexar aos componentes. As nanomembranas, por outro lado, têm apenas um micrômetro de espessura. Eles são extremamente flexíveis e podem ser acoplados a componentes eletrônicos aquecendo-os suavemente a 80°C. Como a equipe produziu as nanomembranas? Ele cultivou diamante policristalino em pastilhas de silício, depois retirou e gravou as camadas de diamante.
Os pesquisadores estimam que nanomembranas de diamante poderiam reduzir a carga térmica de componentes eletrônicos por um fator de 10. Isto aumentaria significativamente a eficiência energética e a vida útil destes componentes e do dispositivo como um todo. Se fossem incorporadas em sistemas de carregamento, a equipe acredita que as membranas poderiam contribuir aumentar cinco vezes a velocidade de carregamento dos veículos elétricos.
Um processo de produção escalável
Talvez o melhor de tudo é que, como as nanomembranas de diamante podem ser feitas em pastilhas de silício, o processo de fabricação deve ser relativamente fácil de ser ampliado para uso industrial. A equipe já registrou a patente da tecnologia e planeja começar a testá-la ainda este ano em inversores e transformadores para veículos elétricos e telecomunicações.
Com as nanomembranas de diamante, o futuro da eletrónica poderá abrir caminho para dispositivos mais potentes e duráveis e veículos elétricos mais práticos e acessíveis. Mal podemos esperar para ver como esta tecnologia revolucionária transformará o mundo da eletrónica nos próximos anos.
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