Des scientifiques ont utilisé des membranes de diamant ultra-fines pour refroidir considérablement des composants électroniques et accélérer la vitesse de chargement des véhicules électriques, en tirant parti de l’excellente conductivité thermique de ce minéral.
Diamants utiles
Une trop grande quantité de chaleur étant susceptible d’endommager les composants électroniques, sa gestion constitue un aspect crucial de leur conception. Si la majorité des dissipateurs thermiques actuels sont constitués de cuivre ou d’aluminium, ces métaux se révèlent également de bons conducteurs d’électricité, ce qui implique généralement l’application d’une seconde couche isolante.
Récemment, des chercheurs de Fraunhofer USA se sont tournés vers le diamant, excellent conducteur de chaleur et isolant électrique, afin d’optimiser le refroidissement des composants électroniques. Pour obtenir leurs nanomembranes, les chercheurs ont fait croître des couches de diamant polycristallin sur des tranches de silicium, qui ont ensuite été détachées et gravées.
« Elles se révèlent particulièrement efficaces pour transférer la chaleur au cuivre car il est possible de transformer le diamant en chemins conducteurs », explique le chercheur Matthias Mühl. « Elles sont également flexibles et autoportantes, ce qui implique qu’elle puisse être placée sur la partie en cuivre, ou intégrée directement dans le circuit de refroidissement. »
#Diamond nanomembranes make electronics 10x cooler, 5x faster to charge https://t.co/zNqSU29wN1
— Diamond Quantum (@DiamondQuant) March 5, 2024
Alors que l’épaisseur des dissipateurs thermiques à base de diamant produits jusqu’à présent était généralement supérieure à 2 millimètres, ce qui compliquait leur fixation sur les composants électriques, celle des nouvelles nanomembranes, qui peuvent être collées via un processus de chauffage lent à 80 °C, ne dépasse pas un micromètre.
Des avantages substantiels
Selon l’équipe, les nanomembranes pourraient réduire la charge thermique des composants électroniques d’un facteur 10, ce qui augmenterait significativement l’efficacité énergétique et la durée de vie des appareils les intégrant, et pourrait contribuer à multiplier par cinq les vitesses de charge des véhicules électriques.
Autre avantage de taille : la méthode utilisée pour les produire, qui pourrait être facilement déployée à l’échelle industrielle.
Récemment brevetée, la technologie sera prochainement testée sur des onduleurs et des transformateurs utilisés dans l’automobile et les télécommunications.
