Wissenschaftler des Fraunhofer USA Center Midwest in East Lansing, Michigan, haben einen bedeutenden Durchbruch in der Materialforschung erzielt, der das Potenzial hat, die Elektromobilität und andere Hochleistungselektronikanwendungen nachhaltig zu verändern.

Sie entwickelten eine Nanomembran aus synthetischem Diamant, die dünner als ein menschliches Haar ist und sich perfekt zur Kühlung elektronischer Bauteile eignet. Diese Innovation könnte die Effizienz, Lebensdauer und Leistung von Elektrofahrzeugen signifikant steigern und gleichzeitig die Ladezeit der Batterien erheblich verkürzen.

Diamant, bekannt für seine außergewöhnliche Wärmeleitfähigkeit, die um ein Vielfaches höher ist als die von traditionellen Kühlmaterialien wie Kupfer oder Aluminium, bietet eine effiziente Lösung für das Problem der Wärmeabfuhr in Geräten mit hoher Leistungsdichte. Die von den Forschenden entwickelten Nanomembranen lassen sich direkt in elektronische Bauteile integrieren, wo sie die Wärmebelastung um das bis zu Zehnfache reduzieren können. Dies ist ein entscheidender Vorteil für Anwendungen in der Elektromobilität, Photovoltaik und in Speichersystemen, wo eine effiziente Kühlung essentiell für die Leistung und Langlebigkeit der Systeme ist.

Der innovative Ansatz ersetzt traditionelle isolierende Schichten, die zwar elektrisch isolieren, jedoch Wärme schlecht leiten, durch Diamant-Nanomembranen, die nicht nur flexibel und freistehend sind, sondern auch die Wärme effektiv an Kühlkörper weiterleiten. Diese Entwicklung ermöglicht eine direkte Integration der Diamantmembranen in den Kühlkreislauf oder die Positionierung am Bauteil, was die Konstruktion von Elektrofahrzeugen und anderen elektronischen Geräten revolutioniert.

Das Verfahren zur Herstellung der Diamantmembranen umfasst das Wachstum auf einem Siliziumwafer, das anschließende Ablösen und eine Wärmebehandlung, die eine feste Verbindung mit der elektronischen Komponente schafft. Die Technologie, die bereits zum Patent angemeldet wurde, steht kurz vor der industriellen Anwendung, mit geplanten Tests in Elektromobilität und Telekommunikation.

Dieser Fortschritt unterstreicht das enorme Potenzial von Diamant als Kühlmaterial in der Elektrotechnik und könnte einen Wendepunkt in der Entwicklung energieeffizienter und langlebiger Elektronik darstellen.