Bl-iterazzjoni mgħaġġla tal-qawwa tal-kompjuters tal-AI u l-isfidi dejjem jiżdiedu tad-dissipazzjoni tas-sħana f'ċipep high-end, djamant ta' konduttività termali ultra-għolja qed joħroġ bħala materjal semikonduttur promettenti. Il-konduttività termali eċċezzjonali tad-Djamant ġejja mill-mikrostruttura unika tagħha, primarjament tiddependi fuq vibrazzjonijiet tal-kannizzata għat-trasferiment tas-sħana. Ir-rabtiet C–C estremament qawwija bejn l-atomi tal-karbonju, flimkien mal-massa atomika żgħira tal-karbonju, jirrestrinġu l-atomi għal vibrazzjonijiet qrib il-minimu tal-enerġija potenzjali-li jagħtu d-djamant b'konduttività termali straordinarjament għolja. Sadanittant, l-elettroni ta 'valenza kollha fid-djamant jipparteċipaw fit-twaħħil u ma jistgħux jiċċaqilqu liberament, u jagħtuha insulazzjoni elettrika eċċellenti. Din il-karatteristika doppja ta '"konduttività termali għolja + insulazzjoni" twessa' aktar l-ambitu tal-applikazzjoni tagħha.
Trabijiet tad-djamanti fuq skala mikron- jew nanometru-, ikkaratterizzati minn distribuzzjoni tad-daqs tal-partiċelli kkonċentrat, morfoloġija definita sew, purità għolja, ftit difetti interni, u konduttività termali estremament għolja, jistgħu jiġu inkorporati f'materjali tal-matriċi tal-metall għall-użu bħala sinkijiet tas-sħana, sottostrati ta' sħana, jimlew ukoll bħala sottostrati funzjonali, eċċ. materjali tal-interface (TIMs) bħal grassijiet termali, adeżivi termali, u pads termali.
Preparazzjoni tal-Mikrotrab tad-Djamanti
Bħalissa, il-metodu industrijali primarju għall-produzzjoni tal-mikrotrab tad-djamanti huwa r-rotta statika tat-tgħaffiġ ta'-temperatura għolja-pressjoni għolja (HPHT): partiċelli tad-djamanti tal-kristall singolu-grained oħxon-sintetizzati permezz ta' HPHT jintużaw bħala materja prima, li mbagħad jiġu soġġetti għal proċessi ta' tgħaffiġ, purifikazzjoni u klassifikazzjoni.
(1) Sintesi tad-djamanti– Il-metodu HPHT tipikament jopera f'temperaturi għoljin (1300–1700 grad) u pressjonijiet għoljin (5–7 GPa), bl-użu ta' trab tal-grafita u trab tal-katalisti tal-metall bħala materja prima ewlenija. Taħt l-azzjoni tal-katalizzatur, is-sors tal-karbonju (grafit) jiġi trasformat f'djamant.
(2) Tgħaffiġ u iffurmar– Il-proċessi tat-tgħaffiġ u l-iffurmar jaffettwaw direttament il-forma tal-partiċelli u r-rendiment tad-daqsijiet tal-partiċelli fil-mira. Ġeneralment, it-tnaqqis tal-materja prima oħxon għal daqsijiet mikron jew submicron jinkiseb b'żewġ metodi bażiċi: impatt mekkaniku u tħin bil-ġett.
(3) Klassifikazzjoni– Il-klassifikazzjoni tad-daqs tal-partiċelli hija pass kritiku fil-produzzjoni tal-mikrotrab tad-djamanti, li tinfluwenza kemm l-effiċjenza tal-produzzjoni kif ukoll il-kwalità tal-prodott. Ħafna manifatturi bħalissa jikkombinaw sedimentazzjoni naturali u ċentrifugazzjoni biex jipproduċu mikrotrab ta'-firxa sħiħa minn gradi fini għal gradi oħxon.
Applikazzjoni Termali 1: Il-Filer Termalment Konduttiv Ottimi
Il-mili tad-djamanti huma mxerrda f'matriċi polimeri (eż., silikoni, reżini epossidiċi) biex jiffurmaw komposti, li jimlew il-vojt mikroskopiċi bejn il-komponenti li jiġġeneraw is-sħana-u l-bjar tas-sħana, inaqqsu r-reżistenza termali tal-kuntatt, u jistabbilixxu netwerks ta 'konduzzjoni tas-sħana kontinwa biex tinħela malajr is-sħana akkumulata. Bħala l-materja prima tal-qalba fit-TIMs bħal grassijiet termali, pads, u inkapsulanti, trab tad-djamanti jiddetermina direttament l-effiċjenza u l-istabbiltà tas-sistema ta 'ġestjoni termali.
Applikazzjoni Termali 2: -Kompożiti ta' Djamanti/Metall ta' Prestazzjoni Għolja
B'ingranaġġ tal-konduttività termali għolja tad-djamanti, koeffiċjent baxx ta 'espansjoni termali, u densità baxxa, ir-riċerkaturi qed jiżviluppaw b'mod attiv komposti tal-matriċi tal-metall rinfurzati b'partiċelli tad-djamanti għal applikazzjonijiet ta' konduttività termali għolja. Il-proprjetajiet termofiżiċi pendenti tal-komposti tad-djamanti/metall jagħmluhom promettenti ħafna għall-ippakkjar elettroniku. Ir-riċerka attwali tiffoka primarjament fuq metodi ta 'fabbrikazzjoni bħall-metallurġija tat-trab u l-infiltrazzjoni tal-likwidu. Komposti tad-djamanti/aluminju pproċessati b'mod konvenzjonali jiksbu konduttività termali ta '250-600 W/(m·K), filwaqt li komposti tad-djamanti/ram jistgħu jilħqu 420-900 W/(m·K).
Trab tad-djamanti huwa l-materja prima ewlenija li tiddetermina l-limitu ta 'fuq tal-konduttività termali kompost; il-kwalità tiegħu, id-daqs tal-partiċelli u l-morfoloġija tal-kristall jaffettwaw direttament il-prestazzjoni tal-prodott finali. Bl-istess mod, kompatibilità interfaċjali fqira bejn matriċi tad-djamanti u tal-metall-li twassal għal tifrix sever tal-fonon fl-interfaces-tillimita l-konduttività termali komposta. Dan jista 'jiġi mtaffi billi jiġu ottimizzati l-proċessi ta' fabbrikazzjoni, jimmodifikaw il-ħruxija tal-wiċċ u stati kimiċi ta 'partiċelli tad-djamanti biex itejbu t-twaħħil interfacial, jew jintroduċu saffi ta' transizzjoni interfaċjali permezz ta 'liga tal-matriċi jew metallizzazzjoni tal-wiċċ ta' partiċelli tad-djamanti.
B'pedament industrijali sod u opportunitajiet vasti tas-suq, bosta intrapriżi domestiċi qed jaċċelleraw ir-R&D u l-industrijalizzazzjoni ta' materjali ta' ġestjoni termali komposti bbażati fuq id-djamanti-.