Dengan lelaran pesat kuasa pengkomputeran AI dan cabaran pelesapan haba yang semakin meningkat dalam-cip mewah, berlian kekonduksian terma ultra-tinggi muncul sebagai bahan semikonduktor yang menjanjikan. Kekonduksian terma yang luar biasa Diamond berpunca daripada struktur mikronya yang unik, terutamanya bergantung pada getaran kekisi untuk pemindahan haba. Ikatan C–C yang sangat kuat antara atom karbon, digabungkan dengan jisim atom karbon yang kecil, mengehadkan atom kepada getaran berhampiran tenaga potensi minimum-yang memberikan berlian dengan kekonduksian terma yang luar biasa tinggi. Sementara itu, semua elektron valens dalam berlian mengambil bahagian dalam ikatan dan tidak boleh bergerak bebas, memberikan penebat elektrik yang sangat baik. Ciri dwi "kekonduksian terma tinggi + penebat" ini meluaskan lagi skop penggunaannya.
Serbuk berlian berskala mikron- atau nanometer-, dicirikan oleh taburan saiz zarah pekat,-morfologi yang jelas, ketulenan tinggi, sedikit kecacatan dalaman dan kekonduksian terma yang sangat tinggi, boleh digabungkan ke dalam bahan matriks-logam untuk digunakan sebagai sink haba, haba-penyebar haba, dsb. gris, pelekat haba, dan pad haba.
Penyediaan Serbuk Mikro Berlian
Pada masa ini, kaedah perindustrian utama untuk menghasilkan serbuk mikro berlian ialah laluan penghancuran-suhu tinggi{1}}tinggi statik (HPHT): zarah berlian kristal-kasar-tunggal{3}}yang disintesis melalui HPHT digunakan sebagai bahan suapan, yang kemudiannya tertakluk kepada proses pengkelasan, penulenan.
(1) Sintesis berlian– Kaedah HPHT biasanya beroperasi pada suhu tinggi (1300–1700 darjah ) dan tekanan tinggi (5–7 GPa), menggunakan serbuk grafit dan serbuk mangkin logam sebagai bahan mentah utama. Di bawah tindakan pemangkin, sumber karbon (grafit) berubah menjadi berlian.
(2) Menghancurkan dan membentuk– Proses penghancuran dan pembentukan secara langsung mempengaruhi bentuk zarah dan hasil saiz zarah sasaran. Secara amnya, mengurangkan bahan mentah kasar kepada saiz mikron atau submikron dicapai melalui dua kaedah asas: kesan mekanikal dan pengilangan jet.
(3) Pengelasan– Pengelasan saiz zarah ialah langkah kritikal dalam pengeluaran serbuk mikro berlian, yang mempengaruhi kecekapan pengeluaran dan kualiti produk. Kebanyakan pengeluar pada masa ini menggabungkan pemendapan semula jadi dan sentrifugasi untuk menghasilkan-serbuk mikro julat penuh daripada gred halus hingga kasar.
Aplikasi Terma 1: Pengisi Konduktif Terma Optimum
Pengisi berlian disebarkan dalam matriks polimer (cth, silikon, resin epoksi) untuk membentuk komposit, yang mengisi jurang mikroskopik antara-komponen penjana haba dan sink haba, mengurangkan rintangan haba sentuhan dan mewujudkan rangkaian pengaliran haba berterusan untuk menghilangkan haba terkumpul dengan cepat. Sebagai bahan mentah teras dalam TIM seperti gris haba, pad, dan enkapsulan, serbuk berlian secara langsung menentukan kecekapan dan kestabilan sistem pengurusan haba.
Aplikasi Terma 2:-Prestasi Tinggi Berlian/Komposit Logam
Memanfaatkan kekonduksian terma yang tinggi berlian, pekali pengembangan terma yang rendah dan ketumpatan rendah, penyelidik sedang giat membangunkan komposit matriks logam yang diperkukuh dengan zarah berlian untuk aplikasi kekonduksian terma tinggi. Sifat termofizik yang luar biasa bagi komposit berlian/logam menjadikannya sangat menjanjikan untuk pembungkusan elektronik. Penyelidikan semasa tertumpu terutamanya pada kaedah fabrikasi seperti metalurgi serbuk dan penyusupan cecair. Komposit berlian/aluminium yang diproses secara konvensional mencapai kekonduksian terma 250–600 W/(m·K), manakala komposit berlian/kuprum boleh mencapai 420–900 W/(m·K).
Serbuk berlian adalah bahan mentah utama yang menentukan had atas kekonduksian terma komposit; kualiti, saiz zarah dan morfologi kristalnya secara langsung mempengaruhi prestasi produk akhir. Begitu juga, keserasian antara muka yang lemah antara matriks berlian dan logam-yang membawa kepada penyerakan fonon yang teruk pada antara muka-menghadkan kekonduksian terma komposit. Ini boleh dikurangkan dengan mengoptimumkan proses fabrikasi, mengubah suai kekasaran permukaan dan keadaan kimia zarah berlian untuk meningkatkan ikatan antara muka, atau memperkenalkan lapisan peralihan antara muka melalui pengaloian matriks atau pengetatan permukaan zarah berlian.
Dengan asas perindustrian yang kukuh dan peluang pasaran yang luas, banyak perusahaan domestik mempercepatkan R&D dan perindustrian-bahan pengurusan haba komposit berasaskan berlian.