AI কম্পিউটিং শক্তির দ্রুত পুনরাবৃত্তি এবং উচ্চ-শেষের চিপগুলিতে তাপ অপচয়ের চ্যালেঞ্জের সাথে, অতি-উচ্চ তাপ পরিবাহিতা হীরা একটি প্রতিশ্রুতিশীল সেমিকন্ডাক্টর উপাদান হিসাবে আবির্ভূত হচ্ছে। ডায়মন্ডের ব্যতিক্রমী তাপ পরিবাহিতা তার অনন্য মাইক্রোস্ট্রাকচার থেকে উদ্ভূত হয়, প্রাথমিকভাবে তাপ স্থানান্তরের জন্য জালির কম্পনের উপর নির্ভর করে। কার্বন পরমাণুর মধ্যে অত্যন্ত শক্তিশালী C–C বন্ধন, কার্বনের ক্ষুদ্র পারমাণবিক ভরের সাথে মিলিত, পরমাণুগুলিকে সম্ভাব্য শক্তির ন্যূনতম-অসাধারণ উচ্চ তাপ পরিবাহিতা সহ হীরার কাছাকাছি কম্পনে সীমাবদ্ধ করে। এদিকে, হীরার সমস্ত ভ্যালেন্স ইলেকট্রন বন্ধনে অংশগ্রহণ করে এবং অবাধে চলাচল করতে পারে না, এটি চমৎকার বৈদ্যুতিক নিরোধক প্রদান করে। "উচ্চ তাপ পরিবাহিতা + নিরোধক" এর এই দ্বৈত বৈশিষ্ট্যটি এর প্রয়োগের সুযোগকে আরও বিস্তৃত করে।
মাইক্রোন- বা ন্যানোমিটার-স্কেল হীরার গুঁড়ো, ঘনীভূত কণার আকার বিতরণ দ্বারা চিহ্নিত, ভাল-সংজ্ঞায়িত রূপবিদ্যা, উচ্চ বিশুদ্ধতা, কিছু অভ্যন্তরীণ ত্রুটি, এবং অত্যন্ত উচ্চ তাপ পরিবাহিতা, ধাতু-ম্যাট্রিক্স সামগ্রীতে অন্তর্ভুক্ত করা যেতে পারে, তারা তাপ প্রভৃতি{4} সাবস্ট্রেড হিসাবে ব্যবহার করে। এছাড়াও তাপীয় ইন্টারফেস উপকরণ (টিআইএম) যেমন তাপীয় গ্রীস, তাপীয় আঠালো এবং তাপীয় প্যাডগুলিতে কার্যকরী ফিলার হিসাবে কাজ করে।
ডায়মন্ড মাইক্রোপাউডার প্রস্তুতি
বর্তমানে, ডায়মন্ড মাইক্রোপাউডার তৈরির প্রাথমিক শিল্প পদ্ধতি হল স্ট্যাটিক হাই-তাপমাত্রা উচ্চ-চাপ (HPHT) - ক্রাশিং রুট: মোটা-দানাযুক্ত একক-এইচপিএইচটি-এর মাধ্যমে সংশ্লেষিত ক্রিস্টাল হীরা কণাগুলিকে তারপরে ফিডস্টক, শ্রেণীবিভাগ এবং প্রক্রিয়াকরণের জন্য ব্যবহার করা হয়।
(1) হীরা সংশ্লেষণ- HPHT পদ্ধতিটি সাধারণত উচ্চ তাপমাত্রায় (1300–1700 ডিগ্রি) এবং উচ্চ চাপে (5–7 GPa), প্রধান কাঁচামাল হিসেবে গ্রাফাইট পাউডার এবং ধাতব অনুঘটক পাউডার ব্যবহার করে। অনুঘটকের কর্মের অধীনে, কার্বন উত্স (গ্রাফাইট) হীরাতে রূপান্তরিত হয়।
(2) চূর্ণ এবং আকার- ক্রাশিং এবং শেপিং প্রক্রিয়াগুলি সরাসরি কণার আকার এবং লক্ষ্য কণা আকারের ফলনকে প্রভাবিত করে। সাধারণত, মোটা ফিডস্টককে মাইক্রন বা সাবমাইক্রন আকারে হ্রাস করা দুটি মৌলিক পদ্ধতি দ্বারা অর্জন করা হয়: যান্ত্রিক প্রভাব এবং জেট মিলিং।
(3) শ্রেণীবিভাগ- কণার আকার শ্রেণীবিভাগ হীরা মাইক্রোপাউডার উত্পাদনের একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ, যা উত্পাদন দক্ষতা এবং পণ্যের গুণমান উভয়কেই প্রভাবিত করে। অনেক নির্মাতারা বর্তমানে প্রাকৃতিক অবক্ষেপণ এবং কেন্দ্রীভূতকরণকে একত্রিত করে সূক্ষ্ম থেকে মোটা গ্রেড পর্যন্ত পূর্ণ-পরিসরের মাইক্রোপাউডার তৈরি করে।
তাপ প্রয়োগ 1: সর্বোত্তম তাপীয় পরিবাহী ফিলার
ডায়মন্ড ফিলারগুলি পলিমার ম্যাট্রিসে (যেমন, সিলিকন, ইপোক্সি রেজিন) বিচ্ছুরিত হয়ে কম্পোজিট তৈরি করে, যা তাপ উৎপন্নকারী উপাদান এবং তাপ সিঙ্কের মধ্যে মাইক্রোস্কোপিক ফাঁক- পূরণ করে, যোগাযোগের তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা কমায়, এবং দ্রুত জমে থাকা তাপ ক্ষয় করার জন্য অবিচ্ছিন্ন তাপ পরিবাহী নেটওয়ার্ক স্থাপন করে। তাপীয় গ্রীস, প্যাড এবং এনক্যাপসুল্যান্টের মতো টিআইএম-এর মূল কাঁচামাল হিসাবে, হীরার গুঁড়া সরাসরি তাপ ব্যবস্থাপনা সিস্টেমের দক্ষতা এবং স্থিতিশীলতা নির্ধারণ করে।
তাপ প্রয়োগ 2: উচ্চ-পারফরম্যান্স ডায়মন্ড/মেটাল কম্পোজিট
হীরার উচ্চ তাপ পরিবাহিতা, তাপ সম্প্রসারণের কম সহগ এবং কম ঘনত্বের সুবিধার জন্য, গবেষকরা সক্রিয়ভাবে উচ্চ-তাপ-পরিবাহিতা অ্যাপ্লিকেশনের জন্য হীরার কণাগুলির সাথে শক্তিশালী ধাতব-ম্যাট্রিক্স কম্পোজিটগুলি বিকাশ করছেন৷ হীরা/ধাতু কম্পোজিটগুলির অসামান্য থার্মোফিজিকাল বৈশিষ্ট্যগুলি তাদের ইলেকট্রনিক প্যাকেজিংয়ের জন্য অত্যন্ত প্রতিশ্রুতিশীল করে তোলে। বর্তমান গবেষণা প্রাথমিকভাবে পাউডার ধাতুবিদ্যা এবং তরল অনুপ্রবেশের মতো বানোয়াট পদ্ধতির উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে। প্রথাগতভাবে প্রক্রিয়াকৃত হীরা/অ্যালুমিনিয়াম কম্পোজিট 250-600 W/(m·K) তাপ পরিবাহিতা অর্জন করে, যখন হীরা/তামার কম্পোজিট 420-900 W/(m·K) এ পৌঁছাতে পারে।
ডায়মন্ড পাউডার হল মূল কাঁচামাল যা যৌগিক তাপ পরিবাহিতার উপরের সীমা নির্ধারণ করে; এর গুণমান, কণার আকার এবং স্ফটিক আকারবিদ্যা সরাসরি পণ্যের চূড়ান্ত কার্যকারিতাকে প্রভাবিত করে। একইভাবে, হীরা এবং ধাতব ম্যাট্রিক্সের মধ্যে দুর্বল ইন্টারফেসিয়াল সামঞ্জস্যতা-ইন্টারফেসে মারাত্মক ফোনন বিক্ষিপ্ততার দিকে পরিচালিত করে-যৌগিক তাপ পরিবাহিতাকে সীমাবদ্ধ করে। বানোয়াট প্রক্রিয়াগুলি অপ্টিমাইজ করে, ইন্টারফেসিয়াল বন্ধন বাড়ানোর জন্য হীরার কণার পৃষ্ঠের রুক্ষতা এবং রাসায়নিক অবস্থা সংশোধন করে, বা ম্যাট্রিক্স অ্যালোয়িং বা হীরা কণার পৃষ্ঠের ধাতবকরণের মাধ্যমে ইন্টারফেসিয়াল ট্রানজিশন স্তরগুলি প্রবর্তন করে এটি প্রশমিত করা যেতে পারে।
একটি দৃঢ় শিল্প ভিত্তি এবং বিশাল বাজারের সুযোগের সাথে, অসংখ্য দেশীয় উদ্যোগ হীরা ভিত্তিক যৌগিক তাপ ব্যবস্থাপনা উপকরণের R&D এবং শিল্পায়নকে ত্বরান্বিত করছে।