El diamante es conocido por su belleza y valor, pero pocos saben que este material también tiene extraordinarias propiedades térmicas. Ahora, un equipo de ingenieros del Fraunhofer Institute ha encontrado una manera de aprovechar estas cualidades para solucionar uno de los mayores problemas de la electrónica moderna: el sobrecalentamiento. Gracias a las nanomembranas de diamante podríamos asistir a una auténtica revolución en el campo de la electrónica, con dispositivos más eficientes, duraderos y rápidos de recargar.
El calor, el enemigo de la electrónica
El calor es un subproducto inevitable de la electricidad y, cuando está presente en exceso, puede dañar componentes y dispositivos, a veces de forma peligrosa. Por este motivo, la gestión y eliminación del calor son consideraciones clave en el diseño electrónico. Normalmente, los disipadores de calor están hechos de cobre o aluminio, pero estos metales también son buenos conductores de la electricidad, por lo que es necesario el uso de una capa aislante adicional.
Aquí es donde entra el diamante. Este material, además de ser un excelente conductor del calor, también es un aislante eléctrico. “Queremos reemplazar esta capa intermedia con nuestra nanomembrana de diamante, que es extremadamente eficaz para transferir calor al cobre, ya que el diamante se puede transformar en caminos conductores”, explica. Matthias Mühle, uno de los científicos del proyecto.
Debido a que nuestra membrana es flexible y autoportante, puede colocarse en cualquier lugar del componente o cobre o integrarse directamente en el circuito de refrigeración.
Matthias Mühle, Instituto Fraunhofer
Nanomembranas ultrafinas y flexibles
Los disipadores de calor de diamante ya están empezando a encontrar uso en electrónica, pero normalmente tienen más de 2 mm de espesor y pueden ser difíciles de conectar a los componentes. Las nanomembranas, por el contrario, tienen sólo un micrómetro de espesor. Son extremadamente flexibles y se pueden conectar a componentes electrónicos calentándolos suavemente a 80°C. ¿Cómo produjo el equipo las nanomembranas? Creció diamantes policristalinos en obleas de silicio, luego despegó y grabó las capas de diamante.
Los investigadores estiman que las nanomembranas de diamante podrían reducir la carga térmica de los componentes electrónicos por un factor de 10. Esto aumentaría significativamente la eficiencia energética y la vida útil de estos componentes y del dispositivo en su conjunto. Si se incorporaran a los sistemas de carga, el equipo cree que las membranas podrían contribuir aumentar cinco veces la velocidad de carga de los vehículos eléctricos.
Un proceso de producción escalable
Quizás lo mejor de todo es que, dado que las nanomembranas de diamante se pueden fabricar en obleas de silicio, el proceso de fabricación debería ser relativamente fácil de ampliar para uso industrial. El equipo ya presentó una patente para la tecnología y planea comenzar a probarla a finales de este año en inversores y transformadores para vehículos eléctricos y telecomunicaciones.
Con las nanomembranas de diamante, el futuro de la electrónica podría allanar el camino para dispositivos más potentes y duraderos y vehículos eléctricos más prácticos y asequibles. No podemos esperar a ver cómo esta tecnología revolucionaria transformará el mundo de la electrónica en los próximos años.
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