金刚石纳米膜可使电子设备的温度降低10倍 充电速度提高5倍

金刚石纳米膜可使电子设备的温度降低10倍 充电速度提高5倍 热量通常是电的一种不幸的副作用，过多的热量会损坏元件和设备，有时甚至会造成危险。因此，管理和消除热量是电子设计的一个主要考虑因素，散热器通常由铜或铝制成。问题是，这些金属也是良好的导电体，因此通常还需要另一个绝缘层。因此，在这项新研究中，弗劳恩霍夫研究小组转向了金刚石，因为金刚石是热的优良导体，但却是电的绝缘体。该项目的科学家马蒂亚斯-米勒（Matthias Mühle）说："我们希望用我们的金刚石纳米膜取代中间层，因为金刚石可以被加工成导电路径，所以它能非常有效地将热量传递到铜上。由于我们的膜是柔性的、独立的，它可以放置在元件或铜的任何位置，也可以直接集成到冷却电路中。"研究小组的钻石纳米膜样品 弗劳恩霍夫美国中西部中心 CMW金刚石散热器早已经开始投入使用，但其厚度通常超过 2 毫米，很难粘贴到元件上。而纳米膜只有一微米厚，柔韧性好，只要轻轻加热到80 °C（176 °F），就能粘合到电子元件上。研究小组通过在硅晶片上生长多晶金刚石，然后分离和蚀刻金刚石层来制造纳米散热膜。研究人员估计，金刚石纳米膜可将电子元件的热负荷降低 10 倍，这当然会提高这些元件和整个设备的能效和使用寿命。研究小组表示，如果将其应用到充电系统中，这种薄膜可将电动汽车的充电速度提高五倍。也许最重要的是，由于金刚石纳米膜可以在硅晶片上制造，因此制造工艺应该比较容易扩大到工业用途。该团队已经为这项技术申请了专利，并计划于今年晚些时候开始在电动汽车和电信领域的逆变器和变压器中进行测试。 ... PC版： 手机版：

金刚石芯片商用在即 性能优秀成本却高出上万倍

金刚石芯片商用在即 性能优秀成本却高出上万倍 而在氮化镓和碳化硅之后，金刚石也就是钻石，作为一种新半导体材料闯入了大家的视线当中，并引发了研究人员和行业专家的关注。金刚石以其无与伦比的硬度和亮度而闻名，半个多世纪以来，珠宝首饰是它最广泛也是最有价值的用途，如今它又因自己的特性，在半导体材料中开辟了一番广阔的前景。金刚石芯片，有何优势与现有的半导体材料相比，金刚石主要具有三大优势：热管理、成本/效率优化和二氧化碳减排。在所有传统的功率转换器中，冷却系统都是一个必要的累赘。与大多数半导体材料不同，金刚石的电阻率随温度升高而降低。因此，用这种材料制成的设备在 150 摄氏度（功率设备的典型工作温度）下比在室温下性能更好。虽然必须花费大量精力来冷却暴露在高温下的硅或碳化硅器件，但只需让金刚石在运行过程中找到一个稳定的状态即可。金刚石还是一种良好的散热器。由于散热损耗少、散热能力强且能在高温下工作，用金刚石有源器件制成的转换器可以比基于硅的解决方案轻 5 倍、小 5 倍，比基于碳化硅的解决方案轻 3 倍、小 3 倍。在设计设备和转换器时，必须在系统的能效与成本、尺寸和重量之间做出权衡。金刚石也不例外，但金刚石能在关键参数上为更节能的电动汽车带来价值。如果重点是降低设备成本，那么可以设计出比碳化硅芯片成本低 30% 的金刚石芯片，因为在电气性能和效率相同的情况下，金刚石芯片比同等的碳化硅芯片少消耗 50 倍的金刚石面积，而且热管理更好。如果注重效率，金刚石与碳化硅相比，可将能量损耗降低三倍，芯片体积最多可缩小 4 倍，从而直接节省能耗。如果侧重于系统体积和重量，通过提高开关频率，金刚石器件可将无源元件的体积比基于碳化硅的转换器减少四倍。除了体积上的减少之外，还可以通过缩小散热器来实现。值得一提的是，金刚石还具备极高的绝缘性。衡量不同材料绝缘性好坏的一大重要指标是击穿电场强度，表示材料能承受的最大电压不造成电击穿。作为对比，硅材料的击穿电场强度为0.3 MV/cm左右，SiC为3 MV/cm，GaN为5 MV/cm，而钻石则为10 MV/cm，而且即使是非常薄的钻石切片也具有非常高的电绝缘性，能够抵抗非常高的电压。从具体用途来看，金刚石基板具有优异的导热性，可为高功率 5G 元件（基站、放大器）实现高效散热，确保运行稳定性并防止过热。5G 基础设施的不断推出和对更快数据速度的无限需求，推动了各种 5G 相关设备对金刚石基板的采用。5G 数据流量的指数级增长意味着需要设备能够管理在极高频率下产生的大功率密度。金刚石衬底为这些问题提供了答案。此外，与传统的硅基解决方案相比，金刚石衬底与氮化镓或碳化硅配对，可制造出工作电压更高、频率更高、能效更高的功率器件，电动汽车、用于可再生能源的电源逆变器、工业电机驱动器、大功率激光器和先进电源都是金刚石衬底应用日益广泛的领域。金刚石衬底作为出色的散热器，可以延长这些设备的使用寿命和可靠性。而随着向更清洁能源的过渡和汽车电气化进程的加快，金刚石衬底也将发挥至关重要的作用。尽量减少功率转换过程中的能量损耗可以提高整体效率，这是电动汽车和可持续电网的一个重要方面。金刚石基底能够设计出更紧凑、重量更轻的电力电子器件，这对电动汽车等空间受限的应用至关重要。国外的Virtuemarket的数据指出，2023年全球金刚石半导体基材市场价值为1.51亿美元，预计到2030年底市场规模将达到3.42亿美元。在2024-2030年的预测期内，该市场预计将以复合年增长率增长12.3%。其认为，在中国、日本和韩国等国家电子和半导体行业不断增长的需求的推动下，亚太地区预计将主导金刚石半导体衬底市场，到 2023 年将占全球收入份额的 40% 以上。金刚石芯片，面临挑战当然，性能如此优秀的半导体材料，在其他方面不免受到一些限制。首先就是成本。与硅相比，碳化硅的成本是其 30 到 40 倍，而氮化镓的成本是其 650 到 1300 倍。用于半导体研究的合成金刚石材料的价格约为硅的 10000 倍。另一个问题是金刚石晶片尺寸太小，市场上最大的金刚石晶片尺寸还不到 10 平方毫米。使用离子注入法掺杂这种材料很困难，而且这种材料的电荷载流子活化效率在室温下会降低。为了解决生产应用方面的问题，不少公司都在努力攻关金刚石量产的相关技术。2023年初，日本佐贺大学与日本Orbray共同合作开发了金刚石制成的功率半导体，他们在蓝宝石衬底上制成2英寸的单晶圆，2023年10月，美国的Diamond Foundry于成功制造出了世界上第一块单晶钻石晶圆，直径约4英寸。除了上述两家公司外，位于法国格勒诺布尔的半导体金刚石初创公司Diamfab也在为了金刚石芯片的技术而不断努力。今年3月，该公司宣布获得870万欧元的首轮融资。这笔资金来自Asterion Ventures、法国政府代表法国政府管理的法国科技种子基金（法国2030的一部分）、Kreaxi与Avenir Industrie Auvergne-Rhône-Alpes地区基金、Better Angle、Hello Tomorrow和格勒诺布尔阿尔卑斯大区。Diamfab 是法国国家科学研究中心（CNRS）实验室奈尔研究所（Institut Néel）的衍生产品，也是 30 年来合成金刚石生长研发的成果。Diamfab 项目最初在格勒诺布尔阿尔卑斯 SATT Linksium 进行孵化，该公司于 2019 年 3 月成立，由两位纳米电子学博士和半导体金刚石领域公认的研究人员 Gauthier Chicot 和 Khaled Driche 创办。Diamfab表示，为了满足汽车、可再生能源和量子产业的半导体和功率元件市场需求，公司在合成金刚石的外延和掺杂领域开发出了突破性技术。其在合成金刚石的外延和掺杂领域开发出了突破性技术，并拥有四项专利，其专长在于薄金刚石层的生长和掺杂，以及金刚石电子元件的设计。第一轮融资将使 Diamfab 能够建立一条试验生产线，对其技术进行工业化前处理，加速其发展，从而满足对金刚石半导体日益增长的需求。Diamfab此前已经申请了全金刚石电容器的专利，并正在与该领域的领先企业合作， Diamfab 首席执行官 Gauthier Chicot 说道：“在其他参数中，我们已经实现了我们的目标：超过 1000A/cm2 的高电流密度和大于 7.7MV/cm 的击穿电场。这些是未来设备性能的关键参数，并且已经优于 SiC 等现有材料为电力电子设备提供的参数。此外，我们有一个明确的路线图，到 2025 年实现 4 英寸晶圆，作为大规模生产的关键推动因素。”“在过去的两年中，我们在与研发团队合作加工高附加值金刚石晶片方面取得了重大进展。现在，我们基于双重业务模式的应用导向方法将使我们能够与更广泛的工业合作伙伴合作，开发和销售高附加值金刚石晶片和我们的专利金刚石设备制造工艺，同时还能以轻型工厂模式直接向最终用户销售产品，”Chicot 说。“在像我们这样的尖端产业的发展过程中，每个阶段都至关重要。试点项目将促进我们与合作伙伴的许多讨论，并加强我们之间的关系。与致力于该行业和气候的投资者合作，最重要的是他们了解该行业的制约因素和联系，这一点至关重要，” Chicot表示。“我们开发的技术可以大大减少半导体的历史碳足迹，并通过转移欧洲的关键产业来实现这一目标，这也是我们与 Asterion 合作的投资重点之一，”负责此次交易的 Asterion Ventures 合伙人 Charles-Henry Choel 解释说，“工业深度技术公司需要冷静、长期的支持，而这正是我们所能提供的。”无独有偶，美国的Advent Diamond也是这样一家致力于将金刚... PC版： 手机版：

基于金属有机框架的新型电致变色薄膜可打造更智能、更凉爽的生活空间

基于金属有机框架的新型电致变色薄膜可打造更智能、更凉爽的生活空间 就像眼镜可以变暗以提供防晒保护一样，这些透明薄膜的光学特性也可以通过电来调整，以阻挡太阳的热量和光线。现在，研究人员在《ACS 能源快报》（ACS Energy Letters）上报告说，他们展示了一种基于金属有机框架（MOF）的新型电致变色薄膜设计，这种薄膜能快速、可靠地从透明变为减少眩光的绿色，再变为隔热的红色。当电势从 0 伏到 0.8 伏再到 1.6 伏时，这种电致变色薄膜的颜色和光学特性就会发生变化：绿色有助于减少眩光，红色可增强隔热性。来源：改编自《美国化学学会能源通讯》2024 期，DOI: 10.1021/acsenergylett.4c00492徐洪波及其同事在他们的电致变色薄膜中使用了 MOFs，因为这种结晶物质能够形成孔径大小可以通过改变与金属离子结合的有机配体的长度来定制的薄膜。这些特性可以改善电流流动，更精确地控制颜色，并且经久耐用。在演示中，徐的 MOF 电致变色薄膜在 0.8 伏的电势下只需 2 秒钟就能从无色变为绿色，在 1.6 伏的电势下只需 2 秒钟就能变为暗红色。当电势下降时，薄膜能在 40 小时内保持绿色或红色，除非施加反向电压使薄膜恢复透明状态。这种薄膜还能在从彩色到透明的4500次循环切换中保持稳定的性能。研究人员表示，经过进一步优化，他们的可调涂层可用于调节室内温度的智能窗户，以及较小规模的智能光学设备和传感器。除了徐的基于 MOF 的电致变色薄膜外，其他几个研究小组也报告了电致变色涂层的设计，包括一种阻挡紫外线但视觉上透明的辐射冷却薄膜、一种暴露在阳光下会变冷的彩色植物薄膜，以及一种在寒冷天气变深、在炎热天气变浅的温度响应薄膜。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

新镜头涂层技术根据韩国爆料人的报导，苹果目前正在测试一种新的镜头涂层技术，预计将应用于 iPhone 16 Pro 型号。这项新

新镜头涂层技术 根据韩国爆料人的报导，苹果目前正在测试一种新的镜头涂层技术，预计将应用于 iPhone 16 Pro 型号。这项新技术名为原子层沉积（ALD），旨在减少镜头的反射和散射光。 减少眩光 现有的抗反射涂层在解决这一问题上存在局限，由于涂层相对较厚，可能会造成不均匀，效果有限。与之相比，原子层沉积是一种在原子层面上应用涂层的方法，这可能会大幅改善影像品质，尤其是在减少眩光方面。 标签: #Apple #鬼影 频道: @GodlyNews1 投稿: @Godlynewsbot

新型涂层可去除水垢 提高火力发电厂效率

新型涂层可去除水垢 提高火力发电厂效率 水垢积聚在家中固然令人烦恼，但对火力发电厂的影响更大。这些发电厂使用锅炉加热水，产生高压蒸汽，驱动涡轮机产生机械能，再由发电机转换成电能。工业热交换器和膜很容易结垢，由于热传导和流动性能效率降低，每年造成的能源损失巨大，至少占全球能源总产量的 2%。为了解决这个问题，瑞士苏黎世联邦理工学院和美国加州大学伯克利分校的研究人员合作开发了一种创新的水凝胶表面涂层，可以驱除水垢并防止其附着。研究人员首先在显微镜下观察了单个水垢晶体和周围的水流，以了解晶体如何在动态水环境中沉积和附着。然后，他们着手用软材料开发了几种涂层，并在实验室中进行了测试。研究人员主要对不同的聚合物含量进行了实验，结果发现，聚合物含量越低、含水量越高，碳酸钙晶体在表面的附着力就越差。研究人员的设计灵感来源于大自然，特别是鲨鱼皮肤上的脊，这种脊会使微生物很难附着。使用聚苯乙烯制成的模型颗粒进行的测试表明，表面脊必须比沉积在上面的颗粒小，这样才能减小接触面，从而减小产生的粘合力。该研究的第一作者朱利安-施密德（Julian Schmid）说："我们改变了材料的表面，以达到最高效率，然后以最佳结构尺寸进行晶体实验。"电子显微镜下看到的与脊状水凝胶表面涂层接触的微米级水垢晶体 Julian Schmid/ETH Zurich在水垢晶体实验过程中研究人员发现，当水流过柔软的水凝胶涂层表面时，多达 98% 大小约为 10 微米的晶体被清除。在相同条件下，这比使用未经处理的硬质基底要好 66%。目前，有时使用有毒化学品来清除热交换器和膜上的水垢。研究人员说，他们的新型表面涂层比目前的方法更环保、更高效。此外，他们还希望他们的解决方案可以推广。研究人员没有为他们的方法申请专利，而是决定公布他们的研究结果，以便其他有关方面使用和进一步开发这种新型涂层。这项研究发表在《科学进展》杂志上。 ... PC版： 手机版：

突破性的肉桂皮精油蜡涂层有望开启新鲜水果和蔬菜的未来

突破性的肉桂皮精油蜡涂层有望开启新鲜水果和蔬菜的未来 许多水果和蔬菜都有一层食品级蜡，用于美容和防止水分流失。这种方法将这种蜡与纳米封装的肉桂皮精油结合在蛋白质载体中，增强了它们的抗菌特性。资料来源：德克萨斯农工大学工程学系Akbulut 最近在《当前食品科学研究》（Current Research in Food Science）上发表的文章指出，全球水果和蔬菜市场在农产品处理和收获后处理的各个阶段损失了 50%以上的水果产量。革命性的蜡涂层许多水果和蔬菜都有一层食品级蜡，用于美容和防止水分流失。Akbulut 的研究将这种蜡与纳米封装的肉桂皮精油结合在蛋白质载体中，以增强其抗菌特性。"我们生活在一个科技飞速发展的时代，"Akbulut 说。"然而，食品行业却没有与这些进步相抗衡，食品安全问题不断。有关食源性疾病和疫情的新闻经常在全国范围内出现，报道数百人因不卫生的食品而患病。"Akbulut 的蜡涂层技术提高了新鲜农产品的安全性，并增强了对细菌和真菌的防护能力。文章称，这种复合涂层具有即时和延迟抗菌效果。对于生食或加工程度较低的水果和蔬菜来说，食源性病原体的问题尤其严重，因为高温无法使其失活。Cisneros-Zevallos 说，这种涂层的开发有助于更好地了解蜡与不受欢迎的微生物之间的相互作用。潜在的行业用途Cisneros-Zevallos 说："我认为，这些蜡涂层将对该行业产生巨大影响，因为该行业正在寻求新技术。这是我们正在开发的工具之一，实际上可以帮助该行业应对人类病原体和腐败微生物的挑战。"纳米封装的精油使细菌更难附着在水果或蔬菜上生存。文章称，与未封装的同类产品相比，精油的延迟释放延长了活性成分和农产品的半衰期。"当细菌接触到精油时，就会破坏细菌壁，"Akbulut 说。"这项技术基本上可以帮助我们灭活细菌和真菌，延长保质期。"博士生 Yashwanth Arcot 进行了实验来支持这项研究。他说："这种涂层还能抑制真菌附着。我们已经针对曲霉菌对这一系统进行了测试，曲霉菌是一种导致食品变质和人类肺部感染的真菌。我们成功地阻止了它在混合涂层上的生长。"这是首次开发出利用食品蜡中的纳米封装精油杀死细菌和真菌的混合技术。用于生产这种混合蜡的化学物质是经美国食品及药物管理局批准的抗菌剂。这些混合蜡涂层易于扩展，可在食品加工行业中使用。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：