Neue Thermomaterialien können die Ladegeschwindigkeit von Elektrofahrzeugen um das Fünffache steigern
Kürzlich ist es Wissenschaftlern des Fraunhofer-Instituts in Deutschland gelungen, die thermische Belastung elektronischer Komponenten mithilfe ultradünner Diamantfilme zu reduzieren und die Ladegeschwindigkeit von Elektrofahrzeugen um das Fünffache zu erhöhen. Der Schlüssel zu diesem technologischen Durchbruch liegt in der hervorragenden Wärmeleitfähigkeit und den Isolationseigenschaften von Diamant.
Wärme ist bekanntlich ein Nebenprodukt des Betriebs elektronischer Geräte. Übermäßige Hitze kann jedoch Komponenten beschädigen und sogar Sicherheitsrisiken verursachen. Daher war die Wärmeableitung schon immer ein wichtiger Gesichtspunkt beim Design elektronischer Produkte. Herkömmliche Kühlkörper verwenden in der Regel Kupfer- oder Aluminiummaterialien, sie sind jedoch auch gute Leiter, die zur Isolierung eine zusätzliche Isolierung erfordern.
Diamant ist ein einzigartiges Material, das hervorragende Wärmeleitfähigkeit (vorteilhaft für die Wärmeableitung) und elektrische Isolierung (Vermeidung von Kurzschlüssen) kombiniert. Es kann zu einem leitfähigen Pfad verarbeitet werden, der die Wärme effizient an Kupferkühlkörper übertragen kann. Dank der Flexibilität und Unabhängigkeit von Diamant-Nanofilmen können diese mittlerweile überall auf Bauteilen oder Kupferplatten platziert und sogar direkt in Kühlkreisläufe integriert werden.
In der Vergangenheit betrug die Dicke von Diamant-Kühlkörpern meist mehr als 2 Millimeter und es war schwierig, die Komponenten unterzubringen. Der neue Diamant-Nanofilm ist nur 1 Mikrometer dick und weist eine gute Flexibilität auf. Es muss nur leicht auf 80 Grad Celsius erhitzt werden, um eine feste Verbindung mit elektronischen Bauteilen herzustellen. Das Forschungsteam bereitete diese Nanofilme vor, indem es polykristalline Diamantfilme auf Siliziumwafern züchtete und dann die Diamantschichten ablöste und ätzte.
Forscher schätzen, dass Diamant-Nanofilme die thermische Belastung elektronischer Komponenten um das Zehnfache reduzieren und so deren Lebensdauer und Gesamtenergieeffizienz des Geräts erheblich verbessern können. Darüber hinaus kann diese Technologie, wenn sie auf das Ladesystem angewendet wird, auch die Ladegeschwindigkeit von Elektrofahrzeugen um das Fünffache erhöhen.
