Практически в самом конце прошлого года представители компании Fujitsu объявили о разработке процесса производства листов материала, состоящего из многостенных углеродных нанотрубок. Эти нанотрубки расположены перпендикулярно плоскости материала и именно в этом направлении данный материал обладает самым высоким на сегодняшний день показателем теплопроводности. Изделия из такого нанотрубочного материала, сформованного определенным образом, могут выступать в качестве эффективного теплоотвода для электронных устройств, включая и силовые устройства из карбида кремния, используемые в современных электрических автомобилях.
Согласно результатам проведенных испытаний листы нанотрубочного материала способны проводить и рассеивать тепло с эффективность 80 Ватт на метр на градус Кельвина. Это примерно в три раза большая теплопроводность, нежели теплопроводность листового индия, материала, используемого в некоторых областях для обеспечения высокоэффективного охлаждения.
Самой большой проблемой, которую удалось успешно решить специалистам компании Fujitsu, стала проблема выращивания однородных по размерам углеродных нанотрубок при помощи процесса химического осаждения из паровой фазы. Ведь при малейших отклонениях от нормы любого из параметров этого процесса на поверхности металлической подложки начинают «произрастать» нанотрубки различных размеров и удельной плотности. Именно эта проблема препятствовала долгое время появлению технологий крупномасштабного производства листовых нанотрубочных материалов.
Специалисты лаборатории Fujitsu Devices & Materials Laboratory разработали новый процесс, позволяющий с высокой точностью контролировать температуру и давление газа в камере, где производится процесс осаждения нанотрубок на поверхность, на которую нанесены частицы металлического катализатора. Все это приводит к росту «леса» из однородных нанотрубок, расположенных строго перпендикулярно к основанию. Размеры листов материала, которые можно произвести таким образом, ограничены размерами заготовок основания и равны 200 миллиметрам.
Материал, состоящий из многостенных нанотрубок, которые после выращивания проходят специальную химическую обработку, может выдерживать нагрев до температуры в 700 градусов Цельсия. Это намного больше возможностей листового индия, температура плавления которого составляет порядка 160 градусов.
Компания Fujitsu собирается коммерциализировать данную технологию к 2020 году. Но до этого времени им придется решить проблему высокой стоимости нового материала, которая намного превышает стоимость традиционных материалов, используемых в качестве теплоотвода. Это, в первую очередь, может быть достигнуто за счет улучшения технологического процесса производства такого материала. Но и без кардинального снижения стоимости такой материал уже может быть использован в космической технике, в высоковольтной силовой электронике и в других областях, где затраты не играют главную роль и где требуется эффективное охлаждение устройств, работающих при температурах в 200 градусов Цельсия и выше.
