最近，弗劳恩霍夫美国中西部中心（Fraunhofer USA Center Midwest，CMW）的研究人员成功开发了可集成在电子元件中，由合成金刚石制成的极薄纳米膜，从而将局部热负荷降低多达十倍。这项成果有助于提高电动汽车的道路性能和使用寿命，并显着减少电池充电时间。

多晶金刚石纳米膜

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。金刚石以其高导热性而闻名——导热性比铜高四到五倍，因此金刚石也被电力运输、光伏或存储系统中的电力电子设备的冷却寄予厚望。

在机械力的外部冲击下弹性弯曲的金刚石纳米膜的SEM图像

“我们希望用我们的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，”CMW中心金刚石技术小组负责人Matthias Mühle博士说，“由于我们的薄膜是灵活且独立的，因此它可以放置在组件或铜上的任何位置，或者直接集成到冷却回路中。”

Mühle 和他的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、光滑的金刚石，可以在80℃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。这样钻石便集成到系统中，”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。

本次CMW开发的金刚石纳米膜更可将电动汽车的能源效率、使用寿命和道路性能因此得到显着提高。它的另一个优点是，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。

编译整理 YUXI