افزایش قدرت شارژ باتری‌های خودروهای برقی با الماس مصنوعی

به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا از تارنمای نانو ورک، الماس به دلیل هدایت حرارتی فوق‌العاده بالا شناخته می شود. 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 در آمریکا (Fraunhofer USA) موفق به ساخت غشایی شدند که حاوی الماس مصنوعی است.

این نانوغشا می‌توانند در قطعات الکترونیکی استفاده شده و در نتیجه بار حرارتی را تا ۱۰ برابر کاهش دهد. این کار به بهبود عملکرد و افزایش عمر مفید خودروهای برقی کمک می‌کند و زمان شارژ باتری را به میزان قابل توجهی 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 حمل و نقل الکتریکی، سلول‌های فتوولتائیک یا سیستم‌های ذخیره‌سازی به میان می‌آید، ماده بسیار جالبی است. تا پیش از این، سینک‌های حرارتی ساخته شده از صفحات مسی یا آلومینیومی، سطح ساطع‌کننده حرارت را افزایش می دادند، بنابراین از آسیب ناشی از گرمای بیش از حد جلوگیری می‌کنند اما این غشاء حاوی الماس که از موی انسان باریک‌تر است می‌تواند گام بلندی در جهت بهبود عملکرد شارژرهای خودرو باشد.

این نانوغشا ظرفیت کاهش بار حرارتی اجزای الکترونیکی مانند تنظیم‌کننده‌های جریان در موتورهای برقی را به میزان ۱۰ برابر دارد. در نتیجه بهره‌وری انرژی، عمر مفید و عملکرد جاده‌ای خودروهای برقی به طور قابل توجهی بهبود می‌یابد. مزیت دیگر این فناوری آن است که هنگام استفاده شارژر، سرعت شارژ پنج برابر بیشتر می‌شود.

ماتیاس موهل رییس گروه فناوری‌های الماس در موسسه فرانهوفر درمورد این دستاورد گفت: ما می‌خواهیم لایه مس را با نانوغشای الماس جایگزین کنیم که در انتقال گرما نسبت به مس بسیار مؤثرتر است. از آنجایی که این غشای انعطاف‌پذیر و آزاد است، می‌توان آن را در هر کجا از قطعه یا مس قرار داد یا مستقیماً 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 اقدام منجر به یک لایه الماس صاف و آزاد می‌شود که می‌تواند در دمای پایین در حدود ۸۰ درجه سانتیگراد گرم و به قطعه متصل شود.

این نانوغشا را می‌توان در مقیاس ویفر (۴ اینچ و بزرگ تر) تولید کرد که آن را برای کاربردهای صنعتی مناسب می‌کند. پیش از این یک پتنت برای توسعه این فناوری ثبت شده است. آزمایش روی اینورترها و ترانسفورماتورها در بخش‌هایی نظیر حمل و نقل الکتریکی و مخابرات امسال آغاز می‌شود.