Уз брзу итерацију рачунарске снаге вештачке интелигенције и растућих изазова расипање топлоте у врхунским-чиповима, дијамант ултра-високе топлотне проводљивости се појављује као полупроводнички материјал који обећава. Изузетна топлотна проводљивост дијаманта произилази из његове јединствене микроструктуре, која се првенствено ослања на вибрације решетке за пренос топлоте. Изузетно јаке Ц–Ц везе између атома угљеника, у комбинацији са малом атомском масом угљеника, ограничавају атоме на вибрације близу минимума потенцијалне енергије-дајући дијаманту изузетно високу топлотну проводљивост. У међувремену, сви валентни електрони у дијаманту учествују у везивању и не могу се слободно кретати, што му даје одличну електричну изолацију. Ова двострука карактеристика "висока топлотна проводљивост + изолација" додатно проширује обим примене.
Дијамантски прах у микронском{0}} или нанометарском{1}}размери, који се карактерише концентрисаном дистрибуцијом величине честица, добро-дефинисаном морфологијом, високом чистоћом, мало унутрашњих дефеката и изузетно високом топлотном проводљивошћу, може да се угради у металне-матричне материјале за употребу као хладњаци, топлоте{4}} итд. служе као функционални материјали за ширење у ИМ супстратима. као термичке масти, термички лепкови и термички јастучићи.
Припрема дијамантског микропраха
Тренутно, примарна индустријска метода за производњу дијамантског микропраха је статички начин дробљења при високим-температурама и високом{1}}притиску (ХПХТ): крупне-зрнасте једнозрнате-честице дијаманта синтетизоване путем ХПХТ-а користе се као сировина, које се затим подвргавају процесу дробљења, пречишћавању и поступку дробљења.
(1) Синтеза дијаманата– ХПХТ метода обично ради на високим температурама (1300–1700 степени) и високим притисцима (5–7 ГПа), користећи графитни прах и прах металног катализатора као главне сировине. Под дејством катализатора, извор угљеника (графит) се претвара у дијамант.
(2) Дробљење и обликовање– Процеси дробљења и обликовања директно утичу на облик честица и принос циљних величина честица. Генерално, смањење грубих сировина на микронске или субмикронске величине постиже се двема основним методама: механичким ударом и млевењем млаза.
(3) Класификација– Класификација величине честица је критичан корак у производњи дијамантског микропраха, који утиче и на ефикасност производње и на квалитет производа. Многи произвођачи тренутно комбинују природну седиментацију и центрифугирање да би произвели потпуни-микропрашак од финог до грубог.
Термална примена 1: Оптимално топлотно проводљиво пунило
Дијамантска пунила се распршују у полимерним матрицама (нпр. силикони, епоксидне смоле) да би се формирали композити, који попуњавају микроскопске празнине између компоненти које стварају топлоту-и хладњака, смањују контактну топлотну отпорност и успостављају непрекидне мреже за проводљивост топлоте како би се брзо распршила акумулирана топлота. Као основна сировина у ТИМ-овима као што су термалне масти, јастучићи и капсуле, дијамантски прах директно одређује ефикасност и стабилност система управљања топлотом.
Термичка примена 2: дијамантски/метални композити високих{1}}перформанси
Користећи високу топлотну проводљивост дијаманта, низак коефицијент топлотног ширења и ниску густину, истраживачи активно развијају композите металне матрице ојачане дијамантским честицама за апликације високе топлотне проводљивости. Изузетна термофизичка својства дијамант/металних композита чине их веома обећавајућим за електронско паковање. Тренутна истраживања се првенствено фокусирају на методе производње као што су металургија праха и инфилтрација течности. Конвенционално обрађени композити дијамант/алуминијум постижу топлотну проводљивост од 250–600 В/(м·К), док дијамант/бакар композити могу достићи 420–900 В/(м·К).
Дијамантски прах је кључна сировина која одређује горњу границу топлотне проводљивости композита; његов квалитет, величина честица и морфологија кристала директно утичу на перформансе финалног производа. Слично томе, лоша међуфазна компатибилност између дијамантских и металних матрица-која доводи до озбиљног расејања фонона на интерфејсима-ограничава композитну топлотну проводљивост. Ово се може ублажити оптимизацијом процеса производње, модификацијом храпавости површине и хемијског стања дијамантских честица како би се побољшало међуфазно везивање, или увођењем међуфазних прелазних слојева путем легирања матрице или површинске метализације дијамантских честица.
Са чврстим индустријским основама и огромним тржишним могућностима, бројна домаћа предузећа убрзавају истраживање и развој и индустријализацију композитних материјала за термичко управљање на бази дијаманата{0}}.