Tehisintellekti arvutusvõimsuse kiire iteratsiooni ja kõrgekvaliteediliste{0}}kiipide soojuse hajumise väljakutsete suurenemise tõttu on ülikõrge soojusjuhtivusega teemant{1}} tõusmas paljulubava pooljuhtmaterjalina. Teemandi erakordne soojusjuhtivus tuleneb selle ainulaadsest mikrostruktuurist, mis tugineb soojusülekandeks peamiselt võre vibratsioonile. Süsinikuaatomite vahelised äärmiselt tugevad C-C sidemed koos süsiniku väikese aatommassiga piiravad aatomite vibratsiooni potentsiaalse energia miinimumi lähedal, -mis annab teemandile erakordselt kõrge soojusjuhtivuse. Samal ajal osalevad kõik teemandis olevad valentselektronid sidumises ega saa vabalt liikuda, andes sellele suurepärase elektriisolatsiooni. See kahekordne omadus "kõrge soojusjuhtivus + isolatsioon" laiendab veelgi selle rakendusala.
Mikron- või nanomeetri-mõõtkavas teemantpulbreid, mida iseloomustab kontsentreeritud osakeste suurusjaotus, hästi-defineeritud morfoloogia, kõrge puhtus, vähesed sisedefektid ja äärmiselt kõrge soojusjuhtivus, saab lisada metalli-maatriksmaterjalidesse, mida kasutatakse jahutusradiaatoritena, soojust{4}}jaotavaid materjale. Need toimivad ka funktsionaalsete täitepindadena (TIM-i soojusliidesena jne). määrded, termoliimid ja termopadjad.
Teemantmikropulbri valmistamine
Praegu on teemantmikropulbrite tootmise peamiseks tööstuslikuks meetodiks staatiline kõrg{0}}temperatuur kõrgrõhu-purustusviis (HPHT): lähteainena kasutatakse HPHT-ga sünteesitud jämeda-teralisi üksik-kristallteemandiosakesi, mida seejärel töödeldakse, purustatakse ja klassifitseeritakse.
(1) Teemantide süntees– HPHT meetod töötab tavaliselt kõrgel temperatuuril (1300–1700 kraadi) ja kõrgel rõhul (5–7 GPa), kasutades peamise toorainena grafiidipulbrit ja metallkatalüsaatorpulbreid. Katalüsaatori toimel muundatakse süsinikuallikas (grafiit) teemandiks.
(2) Purustamine ja vormimine– Purustus- ja vormimisprotsessid mõjutavad otseselt osakeste kuju ja sihtsuuruste osakeste saagist. Üldiselt saavutatakse jämedate lähteainete vähendamine mikroni või submikroni suuruseni kahe põhimeetodi abil: mehaaniline löök ja jugafreesimine.
(3) Klassifikatsioon– Osakeste suuruse klassifitseerimine on teemantmikropulbri tootmisel kriitiline samm, mis mõjutab nii tootmise efektiivsust kui ka toote kvaliteeti. Paljud tootjad kombineerivad praegu looduslikku settimist ja tsentrifuugimist, et toota täis-mikropulbreid peenest kuni jämedani.
Soojusrakendus 1: optimaalne soojusjuhtiv täiteaine
Teemanttäiteained dispergeeritakse polümeermaatriksites (nt silikoonid, epoksüvaigud), et moodustada komposiite, mis täidavad mikroskoopilisi vahesid soojust tootvate komponentide ja jahutusradiaatorite vahel, vähendavad kontakti soojustakistust ja loovad pidevad soojusjuhtimisvõrgud kogunenud soojuse kiireks hajutamiseks. TIM-ide (nt termomäärded, padjad ja kapseldajad) põhitoorainena määrab teemandipulber otseselt soojusjuhtimissüsteemi tõhususe ja stabiilsuse.
Soojusrakendus 2: suure jõudlusega-teemant-/metallikomposiidid
Kasutades teemandi kõrget soojusjuhtivust, madalat soojuspaisumistegurit ja madalat tihedust, töötavad teadlased aktiivselt välja teemantosakestega tugevdatud metallmaatrikskomposiite kõrge soojusjuhtivusega rakenduste jaoks. Teemant-/metallikomposiitide silmapaistvad termofüüsikalised omadused muudavad need elektroonikapakendite jaoks paljulubavaks. Praegused uuringud keskenduvad peamiselt tootmismeetoditele, nagu pulbermetallurgia ja vedeliku infiltratsioon. Tavapäraselt töödeldud teemant/alumiiniumkomposiitide soojusjuhtivus on 250–600 W/(m·K), teemant/vaskkomposiitide puhul aga 420–900 W/(m·K).
Teemantpulber on peamine tooraine, mis määrab komposiitsoojusjuhtivuse ülemise piiri; selle kvaliteet, osakeste suurus ja kristallide morfoloogia mõjutavad otseselt lõpptoote jõudlust. Samamoodi piirab komposiitsoojusjuhtivust teemant- ja metallmaatriksite halb liideste ühilduvus, -mis põhjustab liidestes tugevat fononi hajumist. Seda saab leevendada tootmisprotsesside optimeerimise, teemandiosakeste pinnakareduse ja keemiliste olekute muutmisega, et tugevdada liideste sidumist, või liideste üleminekukihtide sisseviimisega maatriksi legeerimise või teemandiosakeste pinna metalliseerimise teel.
Tugeva tööstusliku aluse ja suurte turuvõimalustega kiirendavad paljud kodumaised ettevõtted teemant{0}}põhiste komposiitsoojusjuhtimismaterjalide uurimis- ja arendustegevust ning industrialiseerimist.