کاهش زمان شارژ خودروهای الکتریکی با الماس

الماس به دلیل هدایت حرارتی فوق‌العاده بالا شناخته شده است. این ماده برای خنک کردن قطعات الکترونیکی با چگالی توان بالا، مانند پردازنده‌ها، لیزرهای نیمه‌هادی یا وسایل نقلیه الکتریکی بسیار مناسب است. محققان در موسسه فرانهوفر موفق به ساخت غشایی شدند که حاوی الماس مصنوعی است.

این نانوغشا می‌تواند در قطعات الکترونیکی استفاده شده و در نتیجه بار حرارتی را تا ده برابر کاهش دهد. این کار به بهبود عملکرد و افزایش عمر مفید خودروهای الکتریکی کمک می‌کند و زمان شارژ باتری را به میزان قابل‌توجهی کاهش می‌دهد.افزایش چگالی توان و در نتیجه اتلاف حرارت بیشتر در قطعات الکترونیکی نیازمند مواد جدید است. رسانایی حرارتی الماس چهار تا پنج برابر بیشتر از مس است. به همین دلیل، وقتی صحبت از قدرت خنک‌کنندگی در حمل‌ونقل الکتریکی، سلول‌های فتوولتائیک یا سیستم‌های ذخیره‌سازی به میان می‌آید، ماده بسیار جالبی است.

تا پیش از این، سینک‌های حرارتی ساخته‌شده از صفحات مسی یا آلومینیومی، سطح ساطع‌کننده حرارت را افزایش داده‌اند؛ بنابراین از آسیب ناشی از گرمای بیش از حد جلوگیری می‌کنند. اما این غشای حاوی الماس که از موی انسان باریک‌تر است می‌تواند قدم بلندی به سوی بهبود عملکرد شارژرهای خودرو باشد. این نانوغشا پتانسیل کاهش بار حرارتی اجزای الکترونیکی مانند تنظیم‌کننده‌های جریان در موتورهای الکتریکی را به میزان ده برابر دارد. در نتیجه بهره‌وری انرژی، عمر مفید و عملکرد جاده‌ای خودروهای الکتریکی به طور قابل‌توجهی بهبود می‌یابد. مزیت دیگر این فناوری آن است که هنگام استفاده در شارژر، سرعت شارژ پنج برابر بیشتر می‌شود.

دکتر ماتیاس موهل، رئیس گروه فناوری‌های الماس در فرانهوفر آمریکا، می‌گوید: «ما می‌خواهیم لایه مس را با نانوغشای الماسی خود جایگزین کنیم، که در انتقال گرما نسبت به مس بسیار موثرتر است. از آنجایی که غشای ما انعطاف‌پذیر و آزاد است، می‌توان آن را در هر نقطه از قطعه یا مس قرار داد یا مستقیما در مدار خنک‌کننده ادغام کرد.»

موهل و همکارانش با رشد نانوغشای الماس پلی کریستالی روی یک ویفر سیلیکونی مجزا، سپس جدا کردن و حکاکی کردن لایه الماس به این امر دست یافتند. این کار منجر به یک لایه الماس صاف و آزاد می‌شود که می‌تواند در دمای پایین در حدود ۸۰درجه سانتیگراد گرم شود و به قطعه متصل شود.این نانوغشا را می‌توان در مقیاس ویفر (۴ اینچ و بزرگ‌تر) تولید کرد که آن را برای کاربردهای صنعتی مناسب می‌کند. قبلا یک پتنت برای توسعه این فناوری ثبت شده است. آزمایش روی اینورترها و ترانسفورماتورها در بخش‌هایی نظیر حمل‌ونقل الکتریکی و مخابرات امسال آغاز می‌شود.